Che cos'è la fisica

Che cos'è la fisica

La fisica (dal greco phýsis = natura) è la scienza che studia i fenomeni naturali (a esclusione di quelli che comportano trasformazioni chimiche della materia e i processi biologici), al fine di descriverli misurandone le proprietà (o grandezze) e stabilendo tra queste relazioni matematiche (leggi).

Per raggiungere questo scopo, la fisica si avvale di un metodo di indagine detto metodo sperimentale, cioè basato sull'esperimento riproducibile (comune ad altre scienze come la chimica e la biologia, dette appunto sperimentali).

Il metodo sperimentale, delineato da Galileo Galilei (1564-1642), consente di interpretare le cause dei fenomeni attraverso ipotesi che, se confermate nella loro validità dai risultati degli esperimenti, sono riconosciute come teorie.

Gli sviluppi della fisica da Galileo fino alla fine dell'800 hanno permesso di edificare i fondamenti della cosiddetta fisica classica: le leggi e i principi che descrivono il moto dei corpi e le cause (forze) che lo determinano, definiti dalla meccanica (in particolare, per opera di I. Newton, 1642-1727), l'inquadramento dei fenomeni elettromagnetici attraverso la teoria dell'elettromagnetismo, elaborata da J.C. Maxwell (1831-1879), le leggi relative ai fenomeni legati al calore e le leggi dell'ottica.

Con l'avvento del XX secolo inizia il periodo detto della fisica moderna. L'impostazione concettuale della fisica classica subisce profonde modificazioni, conseguenti da un lato all'elaborazione, per opera di A. Einstein (1879-1955), della teoria della relatività (che apporta correzioni alla meccanica classica quando intervengono velocità prossime a quella della luce) e dall'altro alla formulazione della meccanica quantistica, che interpreta i fenomeni a livello atomico in base alla nozione di quanti di energia, introdotta da M. Planck (1858-1947): nella visione quantistica la causalità deterministica, pilastro delle teorie fisiche classiche, secondo cui il comportamento di un sistema fisico può essere perfettamente determinato a partire dalle sue condizioni iniziali, lascia il posto alla probabilità.

Recentemente la fisica ha allargato ulteriormente il suo metodo di indagine a sistemi prima trascurati o al di fuori dei suoi confini ufficiali, come, per esempio, i sistemi caotici (che qui non verranno trattati), sistemi dal comportamento non prevedibile che si incontrano in fisica (i fluidi), ma anche in biologia ed economia.

Numerose sono le scienze che presentano più o meno ampi punti di contatto con la fisica, pur conservando propri confini autonomi; tra queste si segnalano l'astronomia, la geologia, la chimica-fisica, la biofisica e la geofisica.

La tabella seguente riporta i principali indirizzi disciplinari della fisica.

I principali indirizzi disciplinari della fisica
DISCIPLINA AMBITO DI STUDIO
meccanica studia le leggi che presiedono al movimento dei corpi e viene suddivisa in: cinematica, che fissa i concetti essenziali per la descrizione del moto; dinamica, che studia le cause (forze) che determinano il movimento; statica, che studia l'equilibrio dei corpi
ottica studia i fenomeni luminosi, cioè quelli relativi al comportamento delle radiazioni che impressionano l'occhio (radiazioni ottiche) o, più in generale, quelli relativi al comportamento di tutte le radiazioni elettromagnetiche
acustica studia i suoni, le loro proprietà e i loro meccanismi di produzione, propagazione, ricezione
elettromagnetismo studia il complesso dei fenomeni relativi all'elettricità e al magnetismo
termologia studia i fenomeni connessi alla generazione, propagazione e assorbimento del calore; della termologia fa parte la termodinamica, che studia le trasformazioni del calore in altre forme di energia
meccanica quantistica studia i sistemi quantizzati, cioè i sistemi in cui le grandezze considerate non possono essere infinitamente piccole, ma sono sempre multiple di una quantità "discreta", o "quanto", non ulteriormente divisibile
meccanica statistica studia le proprietà dei sistemi costituiti da un gran numero di particelle in movimento disordinato, riuscendo a determinarne le configurazioni possibili mediante il calcolo
fisica atomica studia le proprietà degli atomi
fisica nucleare studia i nuclei atomici e le reazioni in cui sono coinvolti
fisica delle particelle studia i costituenti ultimi della materia, quali elettroni, neutroni, protoni, mesoni, quark
relatività speciale (o ristretta) studia il complesso dei fenomeni che avvengono quando i corpi si muovono con velocità prossime a quella della luce; nell'ambito di questa teoria è formulato il principio di equivalenza fra massa ed energia, che consente, fra l'altro, di spiegare l'origine dell'energia generata dalle reazioni di fusione e di fissione nucleare
relatività generale costituisce la teoria più generale della gravitazione
fisica dello stato solido studia le proprietà fisiche dei solidi (per esempio, quelle elettriche, dielettriche, elastiche, termiche), con particolare attenzione alle proprietà comuni a grandi insiemi di sostanze; costituisce una base fondamentale per lo sviluppo dell'elettronica (per esempio, con il suo studio dei semiconduttori)

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