Nous expliquons ce qu’est la physique et les quatre domaines de base dans lesquels elle est divisée. Aussi, leurs intérêts et leurs différentes branches d’études.
Qu’est-ce que la physique ?
La physique, du grec fisis (« nature »), est la science naturelle qui étudie, à travers des lois fondamentales, l’énergie , la matière , le temps et l’espace , c’est-à-dire l’univers lui-même.
La physique est l’une des disciplines académiques les plus anciennes , dont les racines remontent à l’aube de la civilisation, lorsque l’homme a commencé à essayer de comprendre les forces qui régnaient sur le monde qui l’entourait.
C’est une discipline à la fois théorique (elle décrit les lois de l’univers) et expérimentale (elle met en pratique des hypothèses sur lesdites lois), et adhère au modèle de vérification et de légitimation promu par la méthode scientifique . C’est l’une des sciences fondamentales ou centrales qui existent, et dans son domaine d’étude la chimie, la biologie et l’électronique , entre autres, convergent souvent .
Initialement, la physique faisait partie, comme tant d’autres sciences, de la philosophie ou de la philosophie naturelle de l’Antiquité, mais à partir de la Révolution scientifique du XVIIe siècle, elle est apparue comme un domaine indépendant, intéressé par les lois fondamentales de la réalité et utilisant la forme linguistique de mathématiques pour les exprimer. Or, la physique est aujourd’hui l’une des disciplines qui contribue le plus au changement de paradigme scientifique, industriel et technologique .
La physique telle que nous la connaissons aujourd’hui est décrite par quatre cadres théoriques qui dépendent de la taille de la matière étudiée et de la vitesse de son mouvement. Ceux-ci sont:
- Mécanique classique. Il traite des mouvements perceptibles dans les corps macroscopiques, dont les vitesses sont très petites devant la vitesse de la lumière .
- mécanique relativiste. Basé sur les développements théoriques d’Albert Einstein au cours du XXe siècle, il ressemble au classique par sa nature déterministe. Or, la mécanique relativiste décrit des phénomènes entrant dans le cadre de la théorie restreinte de la relativité, qui décrit le comportement de corps se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière ; et de la théorie générale de la relativité, qui est une formulation théorique du champ gravitationnel ( gravité ).
- Mécanique quantique . Il étudie les systèmes à très petite échelle, comme les atomes et les particules élémentaires. Il décrit leurs interactions à travers les trois forces qui gouvernent ces échelles : les forces fortes, faibles et électromagnétiques.
- Théorie quantique des champs. C’est un formalisme mathématique pour décrire la mécanique quantique en traitant les particules comme des champs. Il est très utile, par exemple, lors de l’étude du champ électromagnétique. En mécanique quantique, le champ électromagnétique est décrit comme un ensemble de particules élémentaires appelées photons. La théorie quantique des champs, quant à elle, la traite comme un système de champs continus.
Qu’étudie la physique ?
La physique traite des lois fondamentales de l’ univers , c’est-à-dire de la compréhension et de la description des mécanismes avec lesquels l’univers fonctionne. Ces lois sont décrites par quatre interactions fondamentales :
- Gravité . La force d’attraction entre deux ou plusieurs corps massifs (ayant une masse). Plus les corps sont massifs, plus la force est intense et plus la portée de son effet est grande.
- Électromagnétisme . Force d’attraction ou de répulsion entre des particules chargées électriquement.
- Forces nucléaires faibles. Aussi appelée interaction faible, c’est une force qui existe entre les particules fondamentales, elle est de très courte portée et est responsable des désintégrations atomiques et de la radioactivité.
- forces nucléaires puissantes. C’est une force d’attraction qui maintient les neutrons et les protons ensemble dans le noyau de l’atome, en surmontant la répulsion électromagnétique entre ces derniers (chargée positivement).
Branches de la physique
- Acoustique. Il étudie la nature du son : sa propagation, son origine, sa hauteur.
- Astrophysique. Étudiez les étoiles (leurs propriétés, leur origine, leur évolution) à travers les lois de la physique.
- Biophysique. Il étudie les lois physiques qui régissent les phénomènes biologiques et les états physiques de tous les êtres vivants .
- Électromagnétisme . Il étudie les phénomènes électriques et magnétiques de la matière et les champs d’énergie magnétique qui existent dans l’espace.
- Physique nucléaire. Il étudie le comportement et les propriétés des noyaux des atomes.
- Mécanique solide. Il étudie principalement le mouvement des corps solides.
- Mécanique des fluides. Étudier la dynamique des fluides : liquides et gaz.
- optique . Il étudie la lumière et les phénomènes qui lui sont associés : sa nature, sa propagation, ses propriétés, etc.
- Thermodynamique. Étudiez la chaleur et le travail qu’elle produit.
- Cosmologie. Étudiez l’origine de l’univers et les lois qui le régissent.
- Mécanique quantique . Il étudie les particules fondamentales de la matière, c’est-à-dire les atomes et les particules subatomiques.
Qu’est-ce que la chimie ?
La chimie est une discipline qui a des points de contact avec la physique , notamment dans son intérêt pour la matière. Cette discipline étudie la composition et la structure de la matière, ainsi que les réactions qui se produisent entre différentes substances ou en présence de chaleur ou d’autres formes d’énergie.
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