De basis van natuurkunde in wetenschappelijk onderzoek

Natuurkunde is een systematische studie van de natuurlijke wereld, met name de interactie tussen materie en energie. Het is een discipline die probeert de werkelijkheid te kwantificeren door een nauwkeurige toepassing van observatie gekoppeld aan logica en reden.

Om van een dergelijke discipline gebruik te kunnen maken, moet u eerst bepaalde grondbeginselen begrijpen. Alleen door de basisprincipes van de natuurkunde te leren, kun je daarop voortbouwen en dieper in dit wetenschapsgebied duiken. Of je nu een carrière in de natuurkunde nastreeft of alleen geïnteresseerd bent in de bevindingen ervan, het is zeker fascinerend om erover te leren.

Wat wordt beschouwd als natuurkunde?

Om te beginnen met de studie van natuurkunde, moet je eerst begrijpen wat natuurkunde eigenlijk betekent. Inzicht in wat binnen het domein van de natuurkunde valt - en wat niet - helpt het studiegebied te focussen zodat je zinvolle fysische vragen kunt formuleren.

Achter elke vraag in de natuurkunde schuilt vier zeer belangrijke termen die u wilt begrijpen: hypothese, model, theorie en wet. 

Natuurkunde kan experimenteel of theoretisch zijn. In de experimentele fysica pakken natuurkundigen een wetenschappelijk probleem aan met technieken zoals de wetenschappelijke methode in een poging een hypothese te bewijzen. Theoretische fysica is vaak meer conceptueel omdat fysici zich richten op het ontwikkelen van wetenschappelijke wetten, zoals de theorie van de kwantummechanica. 

Deze twee vormen van fysica zijn aan elkaar gerelateerd en verbonden met andere vormen van wetenschappelijk onderzoek. Heel vaak zal de experimentele fysica de hypothesen van de theoretische fysica testen. Natuurkundigen zelf kunnen zich op verschillende gebieden specialiseren, van astronomie en astrofysica tot wiskundige fysica en nanotechnologie. Natuurkunde speelt ook een rol in andere wetenschapsgebieden, zoals scheikunde en biologie.

De fundamentele wetten van de natuurkunde

Het doel van de natuurkunde is om precieze modellen van de fysieke realiteit te ontwikkelen. Het beste scenario is om een ​​reeks zeer fundamentele regels te ontwikkelen om te beschrijven hoe deze modellen werken. Deze regels worden vaak "wetten" genoemd nadat ze al vele jaren met succes worden gebruikt.

De fysica is ingewikkeld, maar steunt fundamenteel op een aantal geaccepteerde natuurwetten. Sommige zijn historische en baanbrekende ontdekkingen in de wetenschap. Deze omvatten Sir Isaac Newton's Gravity Law en zijn Three Laws of Motion. De relativiteitstheorie van Albert Einstein en de wetten van de thermodynamica vallen ook in deze categorie.

De moderne fysica bouwt voort op die monumentale waarheden om dingen te bestuderen zoals kwantumfysica die het onzichtbare universum verkent. Evenzo probeert de deeltjesfysica de kleinste stukjes materie in het universum te begrijpen. Dit is het veld waar vreemde woorden zoals quarks, bosonen, hadronen en leptonen de wetenschappelijke dialoog aangaan die vandaag de krantenkoppen haalt.

De hulpmiddelen die worden gebruikt in de natuurkunde

De hulpmiddelen die natuurkundigen gebruiken variëren van het fysieke tot het abstracte. Ze omvatten balansweegschalen en laserstraalzenders, evenals wiskunde. Inzicht in dit brede scala aan hulpmiddelen en de methoden om ze toe te passen is essentieel voor het begrijpen van het proces dat fysici doorlopen bij het bestuderen van de fysieke wereld.

De fysieke hulpmiddelen omvatten dingen zoals supergeleiders en synchrotrons, die worden gebruikt om intense magnetische velden te creëren. Deze kunnen worden toegepast in studies zoals de Large Hadron Collider of praktisch bij de ontwikkeling van magnetische levitatietreinen.

Wiskunde vormt de kern van de natuurkunde en is van vitaal belang in alle wetenschapsgebieden. Naarmate je de natuurkunde begint te verkennen, zijn fundamentals zoals het gebruik van significante cijfers en verder gaan dan de basis van het metrische systeem belangrijk. Wiskunde en natuurkunde gaan ook veel dieper en concepten zoals vectorwiskunde en de wiskundige eigenschappen van golven zijn cruciaal voor het werk van veel natuurkundigen.

Beroemde natuurkundigen uit de geschiedenis

Natuurkunde bestaat niet in een vacuüm (hoewel sommige fysica in een echt vacuüm wordt beoefend). De krachten van de geschiedenis hebben de ontwikkeling van de natuurkunde net zo gevormd als elk ander veld in de geschiedenis. Heel vaak is het nuttig om de historische perspectieven te begrijpen die hebben geleid tot ons huidige begrip. Dat geldt ook voor de vele onjuiste paden die onderweg haperde.

Het is ook nuttig en intrigerend om meer te weten te komen over de levens van de beroemde natuurkundigen uit het verleden. De oude Grieken bijvoorbeeld combineerden filosofie met de studie van natuurwetten en staan ​​vooral bekend om hun interesse in astronomie.

In de 16e en 17e eeuw heeft Galileo Galilei de natuurwetten verder bestudeerd, geobserveerd en geëxperimenteerd. Hoewel hij in zijn tijd werd vervolgd, wordt hij tegenwoordig beschouwd als "de vader van de wetenschap" (bedacht door Einstein) en als moderne fysica, astronomie en observationele wetenschap.

Galileo inspireerde en werd gevolgd door beroemde wetenschappers zoals Sir Isaac Newton, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard P. Feynman en Stephen Hawking. Dit zijn slechts enkele van de namen uit de natuurkundegeschiedenis die ons begrip hebben gevormd van hoe onze wereld werkt. Hun vaardigheden om geaccepteerde theorieën uit te dagen en nieuwe manieren te bedenken om naar het universum te kijken, hebben natuurkundigen geïnspireerd die wetenschappelijke doorbraken blijven bereiken.