Wikisage, de vrije encyclopedie van de tweede generatie, is digitaal erfgoed

Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.

  • Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
  • Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.

Natuurkunde

Uit Wikisage
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Een stuitende bal, gefotografeerd met een
stroboscopische flitser (25 beelden per sec.),
ten behoeve van een natuurkundig experiment.

De natuurkunde oftewel fysica is van oorsprong de wetenschap die algemene eigenschappen onderzoekt van materie, zoals evenwicht en beweging, straling, warmte, licht, magnetisme en elektriciteit, voor zover hierbij geen scheikundige veranderingen optreden. Dit wil zeggen dat de moleculaire samenstelling van stoffen niet verandert. Wat er gebeurt binnen atomen, waaruit moleculen zijn samengesteld, wordt weer wel tot de natuurkunde gerekend. De natuurkunde concentreerde zich oorspronkelijk op de niet-levende natuur, terwijl de levende natuur werd overgelaten aan de biologie.

Tegenwoordig zijn de biofysica en de fysische chemie volwaardige onderdelen van de natuurkunde. Ontdekkingen in een discipline kunnen grote gevolgen hebben voor andere disciplines. Methoden en technieken uit de natuurkunde bleken verder op vele andere wetenschapsgebieden toepasbaar te zijn.

Natuurkundige theorieën kunnen zeer ingewikkeld worden, hoewel er in beginsel gestreefd wordt naar eenvoud. Een uitspraak van Albert Einstein luidt, dat een verklaring "zo eenvoudig mogelijk" moet zijn, "maar niet eenvoudiger".

Afbakening

De natuurkunde is een exacte wetenschap.

Natuurkundigen bestuderen het gedrag en de wisselwerking van materie en energie in ruimte en tijd. Het kan gaan om massa op macroscopische schaal, maar ook om bijvoorbeeld straling of individuele elementaire deeltjes en hun interacties. De natuurkundige bestudeert de niet-scheikundige eigenschappen van stoffen, zoals faseovergangen, viscositeit, kristalstructuur, elektrische geleiding en warmtegeleiding en probeert deze te verklaren. De beperking dat veranderingen van de scheikundige samenstelling niet tot de natuurkunde worden gerekend, is in feite historisch bepaald.

Er zijn veel raakvlakken met de meeste andere exacte wetenschappen:

Methode

De natuurkunde ontwikkelde de wetenschappelijke methode en gebruikt die nog steeds. Voor het doen van samenhangende en onderling vergelijkbare waarnemingen is een systeem van natuurkundige grootheden en eenheden ontwikkeld. Met hypotheses, experimenten, waarnemingen en metingen probeert de natuurkundige verborgen patronen te achterhalen. Deze worden samengevat in een natuurkundige theorie. Hoewel het gebruik van wiskunde geen doel op zich is, zijn wiskunde en natuurkundige theorievorming sinds de tijd van Christiaan Huygens' slingertheorie en Newtons Principia Mathematica onverbrekelijk met elkaar verbonden. Met zo'n theorie kan men nieuwe toetsingsexperimenten bedenken. Als de voorspelde uitkomsten inderdaad waargenomen worden, kan de theorie verder uitgebouwd worden. Blijken de voorspellingen onjuist, dan wordt de theorie bijgesteld of zelfs geheel verworpen en wordt een nieuwe theorie gezocht.

Een natuurkundige theorie is dus nooit een onaantastbare waarheid; ze dient altijd open te staan voor toetsing aan nieuwe waarnemingen en kan ter discussie gesteld worden wegens het ontstaan van nieuwe inzichten. Daarom is de ergste kritiek die een theorie kan treffen het verwijt nicht einmal falsch (zelfs niet fout, een uitspraak van de Oostenrijkse theoreticus Wolfgang Pauli). Een verkeerde theorie kan door een experimentele weerlegging de wetenschap verder helpen met waarnemingen die anders nooit gedaan zouden zijn, maar een ontoetsbare theorie is helemaal nutteloos.

Natuurkundige theorieën die over langere tijd een belangrijke groep waarnemingen kunnen verklaren worden natuurwetten genoemd, bijvoorbeeld de wetten van Maxwell. Er is overigens geen formeel onderscheid tussen theorieën en wetten. De kans dat zo'n natuurwet ooit helemaal gefalsificeerd wordt is zeer gering; waarschijnlijker is het dat een bestaande theorie een speciaal geval wordt binnen het bredere kader van een nieuwe theorie. Een bekend voorbeeld daarvan is de klassieke mechanica, die na ruim twee eeuwen schijnbare onaantastbaarheid een bijzonder geval (nl. voor lage snelheden) is geworden van de speciale relativiteitstheorie, die op zijn beurt weer een bijzonder geval (nl. voor eenparige bewegingen) werd van de algemene relativiteitstheorie. Daarnaast werd de klassieke mechanica ook een speciaal geval (nl. op macroscopische schaal) van de kwantummechanica.

Vakgebieden

Oorspronkelijk was de natuurkunde een overzichtelijk vakgebied. Isaac Newton hield zich bezig met de zwaartekracht die een appel op de grond laat vallen. Maar ook bedacht hij dat diezelfde zwaartekracht zorgt voor de wederzijdse aantrekking van de aarde en de maan. Hij bestudeerde tegelijkertijd het licht en ontdekte dat wit licht in vele kleuren uiteenvalt als het door een prisma gebroken wordt. Ook werkte hij aan warmte en eigenschappen van vloeistoffen. Maar aan elektriciteit kwam hij niet meer toe.

Door het succes van Galilei, Newton en hun opvolgers is de natuurkunde steeds verder uitgebreid. Jaarlijks wordt er een Nobelprijs voor de Natuurkunde uitgereikt. Ondanks de specialisaties binnen de natuurkunde, is het dankzij de gemeenschappelijke basis mogelijk veel deelgebieden met elkaar in verband te brengen. Gebieden die „klaar” leken – bijvoorbeeld de optica – werden weer gestimuleerd door nieuwe ontdekkingen, bijvoorbeeld dankzij de kwantummechanica (foton, laserlicht). Vakgebieden binnen de natuurkunde zijn:

Experimentele natuurkunde

Theoretische natuurkunde

Toegepaste (of technische) natuurkunde

Deze tak richt zich op toepassingen in veelal andere vakgebieden en heeft dan ook veel overlappingen met andere disciplines:

  • Fysische chemie – houdt zich bezig met de grensgebieden van natuur- en scheikunde. Onderwerpen zijn bijv. oppervlakteverschijnselen, diffusie, osmose, kolloïden, etc. Wordt in de praktijk ook vaak tot de scheikunde gerekend.
  • Geofysica – de studie van de natuurkundige verschijnselen die zich voordoen in de aarde, zowel in de aardkorst als in de aardmantel en aardkern. De seismologie valt hier ook onder.
  • Medische fysica – onderzoek naar en toepassing van natuurkunde in de geneeskunde, zoals radiologie, echoscopie, longfunctieonderzoek, zintuigfysica (audiologie, toepassingen in de oogheelkunde), nucleaire geneeskunde, verdere beeldvormende technieken als MRI, CT, Petscan enzovoorts.
  • Meteorologie – de studie aan de atmosfeer en de natuurkundige verschijnselen die zich daarin afspelen.

Toepassingen

De natuurkunde vindt toepassingen in exacte en andere wetenschappen en in de techniek. Alle moderne apparatuur, zoals de laser en de op de transistor gebaseerde computer, internet, de iPod, het mobieltje, maar ook allerhande voertuigen te land, ter zee en in de lucht, alsmede het meeste wapentuig, zouden zonder de hedendaagse natuurkunde niet mogelijk zijn.

Zie ook

Externe links

Wikimedia Commons  Vrije mediabestanden over Physics op Wikimedia Commons