Fizika kao prirodna nauka

Zašto se zvezde noću pale a danju gase? Zašto kamen tone u vodi, a drvo ne tone? Šta je magla? Zašto je nebo plavo? … Još hiljade i hiljade pitanja, koja traže odgovor. Od davnina su ljudi pokušavali da odgovore na ova i mnoga druga pitanja i naravno činili su to u skladu sa onim što su znali o svetu oko sebe. Grčki filozof Aristotel, iz IV veka pre nove ere, je došao na ideju da se ceo svet sastoji od četiri osnovna elementa: zemlje, vode, vazduha i vatre i njihovih kombinacija. Zemlja se nalazi skroz dole, iznad nje je voda, iznad vode je vazduh, a skroz na vrhu je vatra.

Aristotel

Aristotel je smatrao da se svi događaji na zemlji mogu objasniti promenama koje doživljavaju ova četiri elementa. Na primer, kada grejemo vodu mešamo vodu sa vatrom pa se voda pomera ka vazduhu. Ova ideja je narednih dve hiljade godina bila osnov razmišljanja svih učenih ljudi. Ali, na žalost, bila je pogrešna.

XVI vek i vreme renesanse doneli su promenu u načinu razmišljanja. Ljudi su počeli da shvataju da je ovaj svet izgrađen od materije, realnih i opipljivih stvari koje su mnogo složenije. Tada su počele da se razvijaju ideje o tome da postoji mnogo više supstanci, od kojih su načinjena tela, koja mogu da se kreću i međusobno deluju.

U XVII veku, čuveni naučnik Isak Njutn je dokazao da se Mesec oko Zemlje kreće zato što ga Zemlja privlači nekom nevidljivom silom – gravitacijom. Ali kako Mesec zna da ga Zemlja privlači, kada se ne dodiruju? Da bi to objasnili, naučnici su osmislili pojam fizičkog polja, u ovom slučaju gravitacionog polja. Fizičko polje prenosi delovanje na daljinu, bez kontakta.

Fizika je prirodna nauka koja proučava materiju, u koju spadaju supstanca i fizička polja.

Materija se nalazi u stalnom kretanju. Čak i kada nam se to ne čini da je tako. Čaša kao da miruje na stolu, ali nije tako. Ne samo što se čaša kao telo kreće, zajedno sa Zemljom, već se i čestice od kojih je načinjena nalaze u neprestanom kretanju. Kako to možemo znati? Ako mikroskopom posmatramo čestice polena u čaši sa vodom, primetićemo da se svaka od tih čestica nasumično kreće. Čestice vode, koje se nalaze u neprestanom kretanju, se sudaraju sa česticama polena, zbog čega se i polen kreće. Čestice vode su suviše male da bismo ih videli, ali čestice polena i njihovo kretanje možemo opaziti, pomoću mikroskopa.

Braunovo kretanje

Sve što vidimo oko sebe jesu prirodne pojave. Izlazak Sunca, klizanje na ledu, grmljavina i oluja, ali i odblesak svetlosti na ogledalu ili senka na zidu. Kada fizika proučava ove pojave, one se nazivaju fizičke pojave i zadatak fizike je da utvrdi gde, kada, kako, i zašto se to dešava, a to nije ni malo lako.

Da bismo efikasno proučavali svet oko sebe, moramo govoriti jezikom koji je konkretan, jasan i nedvosmislen. To je jezik matematike. U fizici se ne koriste pridevi koji se baziraju na ličnom doživljaju. Ako kažem da je zgrada visoka, a mislim na zgradu od 18 spratova, stanovnik Njujorka me neće dobro shvatiti, jer za njega je visoka tek ona zgrada koja ima preko 100 spratova.

New York

Zato moramo meriti! I baš tu pravimo prvi dogovor – šta meriti? Sve ono što treba meriti i što se može meriti nazivamo fizička veličina. Kada posmatramo automobil koji juri, merimo dužinu puta koji pređe i vreme koje mu je potrebno da taj put pređe. Kada razmišljamo šta da obučemo, merimo spoljnu temperaturu itd. Ali to nije dovoljno. Moramo jedni druge razumeti, kada govorimo o izmerenim fizičkim veličinama. Zato smo napravili i drugi dogovor – kako izražavati izmerene vrednosti. U tu svrhu je smišljen međunarodni sistem mernih jedinica, koji koriste svi naučnici u celom svetu. Tako dužinu izražavamo u metrima, temperaturu u kelvinima, jačinu struje u amperima, vreme u sekundama, masu u kilogramima i tako dalje.

Fizika se smatra fundamentalnom, odnosno osnovnom naukom, jer proučava samu suštinu materijalnog sveta kojem pripadamo. Mnoge druge prirodne nauke se oslanjaju na rezultate i dostignuća fizike. Biologija, geologija, hemija, geografija … sve ove nauke svoje temelje imaju u fizici. Fizika je osnov svih tehnoloških otkrića. Počevši od parne mašine, preko automobila, televizora sve do kompjutera i mobilnih telefona. Mehanizmi koje koriste svi ovi aparati su prvo otkriveni i proučeni od strane fizike.