Fizik Hakkında

FİZİK NEDİR?

Fizik kelimesi Yunanca υσικός (physikos): doğal, φύσις (doğa) kelimesinden gelir. En eski bilimlerden biri olan fizik doğanın işleyişini anlamaya ve açıklamaya çalışır. Peki, gerçekten Fizik nedir? Fizik neleri temel alır? Fizik içinde hangi tür çalışmalar yapılır? Fizik hangi alanlarla nasıl ilişkilidir?

Doğa, Felsefe ve Bilim

Doğada olan olaylar tarihin her döneminde insanların hayatlarını etkilemiştir. İnsanlar bazen bu olayları sadece yaşadılar, bazen kullandılar, bazen de anlamaya çalıştılar. Örneğin, insan hayatının dönüm noktalarından biri ateşin bulunmasıydı. Ateş paleolitik çağda (yaklaşık MÖ 300.000- 30.000) sadece yıldırımlar ya da yanardağlar sayesinde oluşan bir şeydi. İnsanlar zamanla ateşi sönmekten korumayı ve kullanmayı öğrendiler. Ateş onlar için önemli hale geldikçe ateşi kendi yöntemleri ile nasıl oluşturacaklarını keşfetmeye çalıştılar. Milattan önce 7000’li yıllarda insanlar maddeleri birbirine sürterek ateşi ilk defa oluşturduğunda, bilmeden de olsa doğanın kurallarını keşfetmeye başlamışlardı. Ateş, insanların dünyada meydana gelen olayları anlamaya, açıklamaya ve kullanmaya çalışmalarının sadece bir örneğiydi. Yeryüzünde olan olaylar, bu olayların nasıl olduğu ya da neden olduğu insanları düşündürmeye başladıkça, insanlar çevrelerini daha dikkatli incelemeye ve sorular sormaya da başladılar.

Bilimlerin temelini oluşturan doğayı anlama çabası, öncelikle filozofların bir görevi olmuştu. Bu nedenle, doğada neyin neden olduğunu soran ilk fizikçiler doğa filozoflarıydı. İlk bilim insanı olarak anılan Thales bu doğa filozoflarından biriydi. Doğa filozofları çevrelerinde olan biteni gözlemleyerek, doğa olaylarının bir düzeni takip ettiğini görmüşlerdi. Hem bu olayları anlayabilmek hem de gözlemlerini gelecek nesillere aktarabilmek için olabildiğince bu olayları kaydetmeye çalıştılar. Nesilden nesle aktarılan bilgilerle bilimde kavramlar oluşmaya başladı, daha fazla bilgiye ulaştıkça bazı kavramlar gelişti, bazıları değişti, bazı kavramlar ise tamamen ortadan kalktı.

Kısaca geçmişten günümüze fizik

Fizik biliminin en önemli isimlerinden biri Aristo’dur. Aristo zamanında yani (MÖ 384-322). Aristo’nun ilgilendiği ve açıklamalar getirdiği birçok konunun içinde hareket konusu, cisimlerin hareketinden gök cisimlerinin hareketine kadar, en önemli yeri kaplıyordu. Aristo dünya üzerindeki cisimlerin ve gökyüzü cisimlerinin hareketlerini belirlemek için ilkeler ortaya koymuştu. Aristo’dan sonra ve orta çağ boyunca fizikte çok büyük çalışmalar olmamıştı, insanlar, bilim insanları Aristo’nun fikirleri doğrultusunda hareket ediyorlardı. 1500’lü yıllarda hız kazanan bilimsel çalışmalar 16. Yüzyılda Avrupa’daki Rönesans hareketleri ile birlikte bilimde de daha da ilerledi ve dünya modern fizik doğuşuna tanıklık etti. O dönemde Galileo fizikte önemli çalışmalar yapıyordu. Çalışmaları kendinden sonra gelen bilim insanlarının Newton’un hatta Einstein’ın çalışmalarına basamak oluşturacak öneme sahipti. Galileo’nun öldüğü sene dünyaya gelen Newton Galileo’nun deneysel çalışmalarının üzerine yeni çalışmalarını ekleyerek hareket yasalarını ortaya koymuştu. 20. Yüzyıla gelindiğinde ise Einstein fiziğe yeni bir yön veren çalışmaları ile fizik tarihinde yerini alıyordu.

Fiziğin alt alanları:

Fizik doğayı inceler, doğada gerçekleşen olaylara bakıldığında dalgaların oluşmasından ışığın yansımasına, küçük bir cismin hafif parçaları çekmesinden gezegenlerin birbirlerini çekmesine kadar birçok olgu fizik biliminin araştırma konularına girer. Fiziğin bir bütün olarak geniş bir kapsamı vardır. Fizik bu geniş kapsamı nedeniyle belli alt alanlarda incelenebilir.

Mekanik

Başlangıçta mekanik vardı. Mekaniğin konusu olan denge ve statik prensipleri geçmiş zamanlara kadar uzanıyordu. Yerçekimi gibi birçok hareket kavramı da eski yunanlılar tarafından geliştirilmişti. Mekanik bilimi de iki önemli döneme ayrılmıştı: Klasik Mekanik ve Kuantum Mekaniği. Klasik mekanik, milattan önceki dönemlerde Aristo fiziği ile başlamış, ortaçağ sonrasında Newton’un doğayı matematik ile açıklaması ile yerini Newton fiziğine bırakmıştı. Kuantum mekaniği ise 20. Yüzyılın ilk yarısında atom üzerindeki çalışmaların artması ile madde enerji ilişkisini açıklayabilmek için içinde Einstein’ın da bulunduğu birçok bilim insanı tarafından kurulmuştu.

Optik

Işığın doğası ile uğraşan Optik mekanikten çok da genç değildi. Işığın doğrusal yayıldığı ve ışın kavramları antik çağa kadar uzanıyordu. Çok eski zamanlarda da insanlar kırılma, yansıma hakkında düşünmüşlerdi. Hatta bilinmeyen zamanlardan kalma en eski bilgiler yansıyan ışınların yönü ile ilgili kurallardı. Işığın yapısı ile ilgili araştırmalar optik biliminde de Klasik Optik ve Modern Optik olarak iki temel alana ayrılmasına fırsat sunmuştu.

Elektrik ve manyetizma

Elektrik ve manyetizma, mekanik ve optik ile karşılaştırıldığında çok daha genç bir bilim dalıdır. Eski çağlarda mıknatıs ve sürtülen bir amber taşının etkisi dışında çok fazla bir şey bilinmiyordu. Ortaçağa kadar da elektrik ve manyetizma bilimine çağ atlatacak bir çalışma olmamıştı. 13. Yüzyılda özellikle manyetizma alanında çalışmalar olduysa elektrik ve manyetizma çalışmaları 16. Yüzyıldan sonra elektriğin iletildiğinin keşfi ile hızlanmıştı. Elektriğin iletilebilmesi ile beliren elektriğin depolanması ihtiyacı 19. Yüzyılın başında pilin keşfi getirmiş ve bu durum elektrik tarihinde bir dönüm noktası olmuştu. Elektrik alanındaki bu çalışmalar manyetizma alanındaki çalışmaları da etkilemiş ve elektrik ve manyetizmanın ilişkinin ortaya konması ile birlikte elektromanyetizma ya da dinamik elektrik (elektrodinamik)alanı oluşmuştu.

Isı ve sıcaklık, Termodinamik

Bilim öncesi deneyimler bile sıcak ve soğuk nesneler arasında farklılık olduğu ve bunun eşitlenebilmesi için farklı sıcaklık derecelerinde nesnelerin temas halinde olması gerektiği göstermişti. Fakat 19. Yüzyılda William Thomson’un çalışmaları termodinamik ile ilgili çalışmaları bu alan ilgili kavramların daha çok üzerine düşülmesini sağlamıştı.

Atom fiziği

Atom kelimesi çok eski çağlarda. Milattan önce 4. hiçbir gözlem olmaksızın ortaya atılmıştı. Atom kavramının o dönem düşünürleri tarafından ne anlam ifade ettiğini anlamak günümüz bilim insanları için hala kompleks bir konudur. Her ne kadar fiziğin alt alanlarından biri olsa da atom kavramına en önemli katkıyı kimyacı bilim insanları yapmıştı. 19. Yüzyılın son dönemlerinde radyoaktiflik üzerine yapılan çalışmalar ve 20. Yüzyılın başlarında Einstein ile zirveye çıkan çalışmalar atom fiziğini bilim dalının yerini sağlamlaştırmıştır.

Öğretmenler için öneriler

Yukarıda yer alan hikâyeler, Fizik nedir? Ve Fiziğin alt alanları nelerdir sorularına cevap aramaktadır. Bu hikâyeler anlatılarak öğrencinin bilim ve fizik hakkında bilgi sahibi olması, fiziğin doğa ve felsefe ile ilişkisini anlaması ve fiziğin tarihi süreçte gelişerek ilerlediğini görebilmesi sağlanabilir. Bu şekilde fiziğin sadece bir ders olmadığı, tarihi ve felsefesi ile bir bilim dalı olduğu, bu bilim dalının gelişimi sürecinde farklı alt dallara ayrıldığı öğrencilere anlatılabilir. BİB kazanımları dâhilinde (EK: Kazanımlar) öğrencilerin Fizik nedir sorusunu cevaplayan bir araştırma ödevi hazırlayıp sunmaları istenebilir.

Bilimlerin Bilimsel Yöntemleri

Bilimlerin en eskilerinden biri olan fizik üzerine çalışan bilim insanları doğayı keşfetmek için farklı yöntem kullanmışlardı. Gözlemler, gözledikleri olaylar üzerine yaptıkları akıl yürütmeler, deneyler ve birçok farklı yöntemle doğayı anlamaya ve açıklamaya çalışmışlardı. Örneğin, Aristo Fiziğinin kurucusu Aristo, gözlemi bilimsel yöntem olarak kullanırken, Galileo deneyleri, Newton matematiği, Einstein düşünce deneylerini kullanarak bilimsel kavramların keşfine imza atmışlardı. Elektrik biliminin gelişimi de bu konuyla uğraşan ilk bilim insanlarının gözlemleri ile başlamıştı. Elektrik ve manyetizmanın benzer özelliklerinden yararlanan bilim insanları da analoji (benzetim) yöntemini de sıkça kullanmışlardı.  Bilim insanları deneyleriyle devam eden çalışmaları daha sonraki bilim insanlarının matematik çıkarımları takip etmişti.

Bilimsel çalışmalar arttıkça, bilim ilerledikçe yöntemler de kendi içlerinde geliştiler. İlk zamanlarda sadece gözle yapılan gözlemlerde teleskoplar kullanılmaya başladı; süreyi ölçmek için kullanılan ilkel aletlerin yerini elektronik kronometreler aldı. Matematikteki gelişmeler bilim insanlarının matematik çıkarımlar yapmalarını kolaylaştırdı. Bilim insanlarının kullandığı bilimsel yöntem ne olursa olsun hepsinin amacı doğada olup biten anlamaktı.

Öğretmenler için öneriler

“Bilimlerin Bilimsel Yöntemi” hikâyesi, ünitenin ilerleyen bölümlerinde anlatılacağından bu materyal içerisinde sınırlı tutulmuştur. Ayrıntısına girilmeden, öğrencilere bilimsel çalışmaların bilimsel yöntemler kullanılarak yapıldığına ve bilimsel gelişmelerle birlikte bilimsel yöntemlerin de geliştiği ile ilgili bilgi verilebilir.

Fiziğin diğer alanlarla ilişkisi

Fizik bilimi diğer bilim dalları ilişki halindedir. Tarih boyunca farklı bilim dallarındaki çalışmalar fizik bilimine, fizik bilimindeki gelişmeler diğer bilim dallarına destek olmuştur.

Kimya:

Pillerin keşfinden sonra elektrik akımının kullanılması üzerine ilk çalışmalar kimyacı bilim insanları tarafından yapılmıştı. Elektrik akımını kullanan bilim insanları suyu bileşenlerine ayırabildiklerini keşfetmişlerdi. Bu işlem, kimyagerler arasında yaygın olarak kullanılan bir yöntem olmuştu. Elektroliz adı verilen yöntem elektrik akımının ne kadar şiddetli olduğunun hesaplanmasına fırsat sunmuştu. Fizik ve kimya arasındaki bilgi alışverişi hem fizikte hem de kimyada yeni bilgilerin ortaya çıkmasını sağlamıştı.

Biyoloji:

Biyoloji de kimya gibi fizik ile paylaşım içinde olduğun örnekleri tarihi gelişim süresinde görülebilir. Fizik, insan vücudunda gerçekleşen olayların bazılarını da açıklayabildi. Dolaşım sisteminde kanın hareketi akışkan mekaniği ile gözün nasıl gördüğü optikle açıklanabildi. Fizikte yapılan çalışmalar biyolojide özellikle tıpta kullanıldı. Örneğin, tarihi süreçte elektrik akımının hastalıkları iyileştireceğine inanıldığı ve 19. yüzyılın başlarında yaygın olarak kullanıldığı görülebilir. Biyologların da fiziğe katkısı olmuştu. Pilin keşfine giden ilk adım, kurbağa sinirleri üzerinde çalışan bir biyolog tarafından gerçekleşmişti.

Öğretmenler için öneriler

Bilim tarihinde bilim adamlarının bir bilim topluluğunun üyesi oldukları ve diğer bilim adamları ile etkileşim halinde oldukları görülebilmektedir. Dolayısıyla bir bilim adamı bilimsel kavram üzerinde çalışmalarını yaparken diğer bilim adamlarıyla elde ettiği sonuçları paylaşmakta ve aynı zamanda diğer bilim adamlarının sonuçlarından faydalanmaktadır.

Bilim tarihinde yer alan bu tür örnekler ile öğrencilere bilimsel bilginin sadece bir bilim adamının keşfi olmadığını birden çok bilim adamının etkileşimi ile ortaya çıktığı gösterilmeye çalışılabilir.

Yukarıdaki verilen hikayelerde de fiziğin diğer bilim dalları ile ilişkisini örneklemeyi amaçlamaktadır. Bilim dallarının farklı alanlar üzerinde çalışsa da birbiri ile etkileşim içerisinde olduğu, bu etkileşimin bilimsel gelişmelere zemin hazırladığı, bilimin bir kişinin değil, bilimsel bir toplumun ürünü olarak geliştiğini anlatmak için bu bilgiler kullanılabilir.

Öğrencilerden farklı bilim alanlarının birleştiği örnekler göstermesi istenerek bilim topluluğunun etkileşim halinde olduğu ve bilimsel çalışmaların da bu etkileşimin bir sonucu olduğu gösterilebilir.

 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir