Hoe natuurkunde werkt

Natuurkunde is de wetenschappelijke studie van materie en energie en hoe ze met elkaar omgaan. Deze energie kan de vorm aannemen van beweging, licht, elektriciteit, straling, zwaartekracht - zo ongeveer alles, eerlijk gezegd. Natuurkunde behandelt materie op schalen variërend van sub-atomaire deeltjes (d.w.z. de deeltjes waaruit het atoom bestaat en de deeltjes waaruit die deeltjes) tot sterren en zelfs hele sterrenstelsels.

Hoe natuurkunde werkt

Als een experimenteel wetenschap, fysica gebruikt de wetenschappelijke methode om hypothesen te formuleren en te testen die gebaseerd zijn op observatie van de natuurlijke wereld. Het doel van de natuurkunde is om de resultaten van deze experimenten te gebruiken om wetenschappelijke wetten te formuleren, meestal uitgedrukt in de taal van de wiskunde, die vervolgens kunnen worden gebruikt om andere fenomenen te voorspellen.

Als je het hebt over theoretische fysica, heb je het over het gebied van de fysica dat is gericht op het ontwikkelen van deze wetten en ze gebruiken om te extrapoleren naar nieuwe voorspellingen. Deze voorspellingen van theoretische fysici creëren vervolgens nieuwe vragen die experimentele fysici vervolgens experimenten ontwikkelen om te testen. Op deze manier werken de theoretische en experimentele componenten van de natuurkunde (en de wetenschap in het algemeen) met elkaar samen en duwen ze elkaar vooruit om nieuwe kennisgebieden te ontwikkelen.

De rol van natuurkunde in andere wetenschapsgebieden

In bredere zin kan natuurkunde worden gezien als de meest fundamentele van de natuurwetenschappen. Chemie kan bijvoorbeeld worden gezien als een complexe toepassing van fysica, omdat het zich richt op de interactie van energie en materie in chemische systemen. We weten ook dat biologie in de kern een toepassing is van chemische eigenschappen in levende wezens, wat betekent dat het uiteindelijk ook wordt geregeerd door de fysische wetten.

Natuurlijk beschouwen we deze andere velden niet als onderdeel van de natuurkunde. Wanneer we iets wetenschappelijk onderzoeken, zoeken we naar patronen op de schaal die het meest geschikt is. Hoewel elk levend wezen handelt op een manier die fundamenteel wordt aangedreven door de deeltjes waaruit het is samengesteld, zou het proberen om een ​​heel ecosysteem uit te leggen in termen van het gedrag van fundamentele deeltjes, in een onbehulpzaam detailniveau duiken. Zelfs als we naar het gedrag van een vloeistof kijken, kijken we in het algemeen naar de eigenschappen van de vloeistof als geheel door vloeistofdynamica, in plaats van speciale aandacht te schenken aan het gedrag van de individuele deeltjes. 

Belangrijke concepten in de natuurkunde

Omdat natuurkunde zoveel gebieden beslaat, is het onderverdeeld in verschillende specifieke vakgebieden, zoals elektronica, kwantumfysica, astronomie en biofysica.

Waarom is natuurkunde (of welke wetenschap dan ook) belangrijk?

Natuurkunde omvat de studie van astronomie, en in veel opzichten was astronomie het eerste georganiseerde wetenschapsgebied van de mensheid. Oude volkeren keken naar de sterren en herkenden daar patronen, en begonnen toen wiskundige precisie te gebruiken om voorspellingen te doen over wat er in de hemelen zou gebeuren op basis van die patronen. Welke fouten er ook waren in deze specifieke voorspellingen, de methode om te proberen het onbekende te begrijpen was een waardige methode.

Het onbekende proberen te begrijpen is nog steeds een centraal probleem in het menselijk leven. Ondanks al onze vooruitgang in wetenschap en technologie, betekent een mens zijn dat je sommige dingen kunt begrijpen en ook dat er dingen zijn die je niet begrijpt. De wetenschap leert je een methode om het onbekende te benaderen en vragen te stellen die de kern raken van wat onbekend is en hoe het bekend te maken.

Natuurkunde richt zich in het bijzonder op enkele van de meest fundamentele vragen over ons fysieke universum. Vrijwel de enige meer fundamentele vragen die kunnen worden gesteld vallen in het filosofische rijk van 'metafysica' (genoemd als letterlijk 'voorbij natuurkunde'), maar het probleem is dat deze vragen zo fundamenteel zijn dat veel van de vragen in het metafysische rijk blijven onopgelost, zelfs na eeuwen of millennia van onderzoek door de grootste geesten van de geschiedenis. Fysica heeft daarentegen veel fundamentele kwesties opgelost, hoewel deze resoluties de neiging hebben om geheel nieuwe soorten vragen te openen.

Voor meer informatie over dit onderwerp, bekijk "Waarom natuurkunde studeren?" (aangepast, met toestemming, uit het boek Waarom wetenschap? van James Trefil).