Historia- opis ogólny, podział

Historia 

– nauka, która zajmuje się badaniem przeszłości. Jest humanistyczną i społeczną dziedziną nauki zajmująca się dochodzeniem do wiedzy o zdarzeniach minionych od czasów wynalezienia pisma (wcześniejszymi wydarzeniami zajmuje się prehistoria) na podstawie świadectw bezpośrednich, źródeł pisanych lub wyników badań nauk pomocniczych historii. Wynikiem badań historycznych jest opis dziejów (historiografia). Przedmiotem badań jest z reguły historia człowieka i cywilizacji ludzkiej.

 

 

Pojęcie, zakres i miejsce wśród innych nauk

 

Historia jest najczęściej pojmowana w dwóch odrębnych znaczeniach – jako res gestae, czyli dzieje – przeszłość jako taka oraz rerum gestarum, czyli wszelkie relacje o tej przeszłości, w tym historiografia.

Wyraz "historia" pochodzi od greckiego słowa ἱστορία (istoria), pierwotnie znaczącego "badanie, dochodzenie do wiedzy" oraz "wiedza zdobyta poprzez badanie". Herodot użył tego słowa do określenia charakteru swojej pracy: Oto przedstawienie badań (gr. ἱστορίης ἀπόδεξις istories apodexis) Herodota z Halikarnasu ; stąd pochodzi z kolei tradycyjny tytuł jego dzieła: Ἱστορίαι('Istoriai, tłumaczony zwykle jako Dzieje) i nazwa nauki.

Tradycyjnie, za okres podlegający badaniom historycznym uważa się dzieje od powstania cywilizacji opartej na przekazie pisemnym, dla wcześniejszych dziejów rezerwując termin prehistoria. Z takiego podejścia wynika chronologiczna rozbieżność początków historii na różnych obszarach świata i w różnych cywilizacjach. W ostatnich stuleciach przedmiot badań się jednak nieustannie poszerzał i pogłębiał, obejmując wszystkie kontynenty świata, również wiele kultur niepiśmiennych oraz nowe zagadnienia antropologiczne. Metodologię historyczną cechuje poszukiwanie logicznej konstrukcji przyczynowo-skutkowej przy krytycznym podejściu do źródeł historycznych.

Starożytni Grecy uważali historię za jedną ze sztuk. Historia nie jest łatwa do zaklasyfikowania wśród nauk. Jeśli bowiem przyjąć jej cel czysto faktograficzny, polegający na ustaleniu biegu zdarzeń i wyjaśnieniu stosunku przyczynowo-skutkowego, staje się ona nauką nieomalże ścisłą (zobacz: Historiografia). Jednak widząc w niej naukę, która zajmuje się jednorazowymi wydarzeniami, a nie prawidłami – jej charakter ściśle naukowy staje się niejednoznaczny. Jeśli przyjąć jej umiejętność wskazywania na stosunek biegu zdarzeń do ewolucji cywilizacji, zauważymy, że ociera się ona o aspekty etyczno-społeczne, co ją zbliża się do filozofii lub do socjologii.

 

 

Historia historiografii 

 

Pierwsze znane opisy czasów minionych są obarczone silnym paradygmatem religijnym, mitologicznym lub teologiczno-prawnym (zobacz np. Tora). Pierwsi greccy kronikarze opisywali z reguły mitologię założycielską politycznych systemów terytorialnych, w których żyli (zobacz Homer). Opisy dziejów rzeczywistych rozpoczęły się w europejskim obszarze kulturowym w starożytnej Grecji w V w. pne. Herodot jako pierwszy postanowił oddzielić to co prawdziwie się zdarzyło, od tego co jest domeną legendy. Pierwszy krytyczny rozbiór historyczny (krzyżujący dostępne źródła) znajduje się u Tukidydesa, w jego historii wojen peloponeskich – dziele uważanym za pierwsze dzieło historyczne. W starożytności różnorodne opisy historyczne zaistniały na terenie całego Imperium Rzymskiego (zobacz np. Tacyt, Tytus Liwiusz, Pliniusz Starszy). W podobnym czasie powstają pierwsze dzieła historiograficzne w cywilizacji chińskiej (Kronika Wiosen i Jesieni z komentarzem Zuozhuan, Zapiski historyka Sima Qiana).

We wczesnym średniowieczu zapis dziejów stał się istotnym czynnikiem cywilizacji chrześcijańskiej i był praktykowany głównie przez mnichów i księży w klasztorach i na najważniejszych dworach. Spisywane na bieżąco były wydarzenia polityczne, genealogie, biografie (w tym żywota świętych, patrz: hagiografia). Powstawały wówczas roczniki, kroniki, res, gesta, opera, acta, vitae. Wśród ówczesnych historyków zobacz np.: Beda Czcigodny, Thietmar, Adam z Bremy, Anna Komnena, Geoffrey of Monmouth, Gall Anonim. W tym okresie rodzi się również historiografia arabskaAl Masudi). (zobacz:

W późnym średniowieczu dzieła historyczne zaczęły przybierać formę coraz mniej uwarunkowaną pierwiastkiem religijnym. Jednocześnie historycy zaczęli zwracać uwagę na okoliczności towarzyszące wielkim ludziom lub wydarzeniom. W ten sposób, w dobie rodzącego się humanizmu rozpoczęła się historia społeczna. Zobacz np. u schyłku średniowiecza Jean Froissart, Jan Długosz, wreszcie w pełni renesansowy: Leonardo Bruni.

Historycy Renesansu odkryli na nowo klasykę starożytności, co wpłynęło zasadniczo na metodologię historyczną: pogłębiło krytyczne podejście do źródeł pisanych, z wyszczególnieniem analizy dokumentów (zobacz: dyplomatyka), włączyło obiekty badań epigrafiki czy numizmatyki do źródeł historycznych. Reformacja i kontrreformacja są okresem, w którym po raz ostatni ideologia religijna odgrywa istotną rolę historiograficzną. Historycy renesansu zobacz np. Marcin Kromer.

W XVIII wieku oświecenie odgrywa dużą rolę w rozwoju nauk humanistycznych, lecz zasadnicze zmiany przyniesie dopiero następne stulecie. W czasach nowożytnych zrodziła się historia uważana do dziś za nowoczesną. W XIX wieku ustalił się kanon nauk pomocniczych historii, który z niewielkimi dodatkami trwa do dziś. Duży wpływ na profesjonalizację badań miała tzw. szkoła getyńska. Historycy wykraczali coraz bardziej poza dzieje polityczne i ogarniali swoimi badaniami wiele aspektów społecznych, gospodarczych, cywilizacyjnych, na co wpływ miał m.in. romantyzm. Do wcześniejszego krytycyzmu dołączył wymóg obiektywizmu, w szczególności pod wpływem pozytywizmu. Do rozwoju badań historycznych przyczynił się wzrost uniwersytetów i szkół wyższych w XIX-wiecznej Europie. Na początku XX wieku, pod wpływem francuskiej szkoły historycznej, badania historyczne wykraczają z obszaru czystej faktografii i obejmują długie ewolucje cywilizacyjne, w szeroko zakrojonych badaniach porównawczych (słynna École des Annales: Lucien Febvre, Marc Bloch, a następnie w XX wieku Fernand Braudel, Jacques Le Goff). Zobacz w Polsce np.: Joachim Lelewel, Wojciech Kętrzyński, Józef Widajewicz, czy trochę później Szymon Askenazy lub Oswald Balzer.

Od końca XIX wieku do chwili obecnej trwa bardzo ożywiona dyskusja nad statusem historiografii i wiedzy historycznej w kulturze. Zapoczątkowana ona została przez publikację przez Friedricha NietzschegoO pożytku i szkodliwości historii dla życia czyli drugich „Niewczesnych rozważań”, w których zarzuca historykom (dotyczy to głównie historyków niemieckich, lecz nie tylko ich) pomylenie szczegółowości z prawdą a beznamiętności z uczciwością. Kontynuującą refleksję Nietzschego XX wieczną krytykę historiografii można podzielić na kilka etapów i związanych z nimi aspektów problemowych: eseju

• W pierwszej kolejności była to krytyka przede wszystkim historiografii „tradycyjnej” i „faktograficznej”. Rozpoczęli ją w latach trzydziestych XX wieku reformistycznie nastawieni historycy: twórcy szkoły Annales: Lucien Febvre i Marc Bloch, a kontynuowali między innymi Fernand Braudel i Jacques Le Goff. Zalecano tutaj przede wszystkim zbliżenie historiografii do nauk społecznych i tym samym rozszerzenie jej horyzontu poznawczego.
• Przedstawiciele mikrohistorii i antropologii historycznej: Emmanuel Le Roy Ladurie i Carlo Ginzburg akcentowali potrzebę głębszych przemian w historiografii, uwzględniających nie tylko jej warstwę narracyjną czy metodologiczną, lecz przede wszystkim fundamentalną perspektywę poznawczą. Historycy powinni szukać w źródłach nie faktów do zinterpretowania, lecz żywych ludzi, których należy zrozumieć.
• Historyk, w ujęciu Michela Foucaulta, powinien zmienić swoją relację do badanej rzeczywistości i nie występować względem niej jedynie jako badacz, lecz jako społecznie zaangażowany krytyk teraźniejszości. Historiografia w takim ujęciu, ma stać się formą krytyki społecznej i formą autorefleksji nad własną kulturą.

W wieku XX powstało wiele odmiennych szkół historycznych, tworzących rzeczywistą debatę metodologiczną. Jednocześnie część historyków przyjęła w swych badaniach postawy ideologiczne (w szczególności w I połowie XX wieku: historycy marksistowscy i nazistowscy). W XX wieku rozwinęły się także badania nad historią innych nauk (zobacz np. historia sztuki, historia literatury, historia religii). Po wojnie w Polsce powstało kilka istotnych szkół historycznych, wokół największych historyków polskich. Większość z nich była mediewistami, aby uniknąć marksistowskiej interpretacji dziejów – zobacz np. Aleksander Gieysztor, Henryk Samsonowicz, Jerzy Kłoczowski, Gerard Labuda.

Druga połowa XX wieku to także powstanie wielu nowych pól dla badań historycznych, np. historia kolorów, historia uczuć, historia idei sportowej, historia kobiet czy historia przedsiębiorczości. Koniec XX wieku i jego przełom z wiekiem XXI charakteryzuje się nowymi kierunkami badawczymi, wynikającymi często z wielodyscyplinarnego podejścia, na pograniczu historii i psychologii, socjologii, czy np. politologii.

 

 

Periodyzacja 

 

Istnieje wiele szkół podziału całej historii na epoki historyczne, w zależności od badanego przedmiotu dziejowego. Wychodząc z założeń metodologicznych olbrzymia większość szkół uważa za prehistorię czasy sprzed wynalezienia pisma. Jednak istnieją szkoły cofające historię do rewolucji rolniczej lub założeń pierwszych zespołów proto-miejskich (ok. 10-7.000 lat pne.). Klasyczny podział epok dla historii Europy odróżnia :

• starożytność, historia starożytna – czasy do roku 476, czyli upadku Imperium Rzymskiego. Odróżnia się w niej przede wszystkim badania nad starożytnym Egiptem, nad kulturami Bliskiego Wschodu, nad starożytną Grecją i nad Imperium Rzymskim.

• średniowiecze, historia średniowieczna – czasy od starożytności do przełomu XIV i XV wieku, czyli wynalezienia druku przez Gutenberga (1440) i odkrycia Ameryki (1492) dla zachodniej części Europy, a dla wschodniej części kontynentu – zdobycia Konstantynopola przez Turków 1453. Średniowiecze dzieli się na wczesne średniowiecze (do V-XII wieku), klasyczne (XII – XIV wiek) i późne (wieki XIV-XV). Istnieje pogląd głównie wśród niektórych historyków francuskich, że podział ten jest cywilizacyjnie sztuczny i należałoby okres średniowiecza rozciągnąć aż do oświecenia.

• nowożytność, historia nowożytna – w części Europy dzieli się na czasy od średniowiecza do przełomu XVIII-XIX wieku, czyli do Wielkiej Rewolucji Francuskiej (1789) lub do końca kongresu wiedeńskiego (1815). W Polsce przyjęło się liczyć do trzeciego rozbioru Rzeczypospolitej (1795) lub do Wiosny Ludów (1848). Część badaczy przyjmuje, że właściwą cezurą była dopiero I wojna światowa. Szkoła anglosaska ciągnie czasy nowożytne do dziś.

• historia najnowsza – od nowożytności do dziś.

W wyniku różnic chronologicznych w rozwoju cywilizacyjnym i w przebiegu dziejów, osobne periodyzacje funkcjonują dla różnych obszarów ziemi:

• historia Europy
• historia Azji
• historia Afryki
• historia Ameryki Północnej
• historia Ameryki Południowej i Środkowej
• historia Australii
• historia Arktyki

Przy tym w większości opracowań syntetycznych historii powszechnej stosuje się periodyzację stworzoną dla historii Europy, odnosząc ją także do dziejów pozostałych kontynentów. Historia współczesna jest często dzielona na wieki - XIX, XX i XXI, z tym że w literaturze mają one umowną długość, zwykle nieco mniejszą lub większą od 100 lat (np. przyjmuje się, że "historyczny" XIX wiek trwał od 1791 do 1914 lub 1918 roku).

Periodyzacja od lat należy do grupy ważnych problemów badawczych i metodologicznych historii. Problem momentów początku i końca poszczególnych epok ma bogatą literaturę. Istnieją również koncepcję odrzucające klasyczny podział na epoki - m.in. koncepcja "długiego trwania" Fernanda Braudela i "długiego średniowiecza" Jacques'a Le Goffa.

 

 

Nauki pomocnicze historii 

 

Nauki pomocnicze historii (NPH) są odrębnymi naukami, mającymi fundamentalne znaczenie w metodologii badań historycznych. Pozwalają na właściwą ocenę jakości źródła, krytyczny jego rozbiór, oraz konfrontację różnych źródeł. Pozwala ponadto wyjść poza przekaz samej treści źródła i czerpać dane z wielu czynników pobliskich.

• Archeologia – samodzielna nauka badająca materialne pozostałości ludzkich kultur, przedmiotem badania są zarówno kultury prehistoryczne, jak i cywilizacje historyczne. Długo uważana przez historyków za mało wiarygodną ze względu na trudności w datacji badanych obiektów oraz w przypisywaniu ich konkretnym podmiotom kulturowym i politycznym; dziś bardzo istotna nauka pomocna w badaniu okresów historycznych.

• Archiwistyka – nauka o metodach pracy z archiwami (historyczne i aktualne sposoby gromadzenia, przechowywania, opracowywania i udostępniania danych).
  • Archiwoznawstwo – nauka o dziejach i zasobach poszczególnych archiwów. Szczególnie istotna dla okresu nowożytnego i najnowszego.

• Bibliologia historyczna – nauka o piśmie opublikowanym (manuskrypcie i druku)
  • Bibliografia – nauka o zapisie bibliograficznym – niezbędna dla katalogowania pozycji książkowych.

• Brachygrafia – nauka o skrótach stosowanych w piśmie, w szczególności bardzo istotna dla historyków mediewistów – w średniowiecznej łacinie i grece bardzo często używano skrótów w piśmie.

• Chronologia – jedna z podstawowych nauk pomocniczych historii, zajmująca się sposobami określania czasu, czyli systemem datowania (np. kalendarzach). Metoda chronologii pozwala na ustalenie np. świąt ruchomych przypadających na dany rok, lub dnia tygodnia przypadającego na daną datę.

• Demografia historyczna – nauka o populacjach ludzkich, czyli liczbie ludzi w różnych miejscach i w różnych epokach.

• Dendrochronologia – nowa nauka z pogranicza biologii, archeologii i meteorologii. Umożliwia datację drewnianego znaleziska archeologicznego na podstawie grubości słojów drewna. Szerokość słoju zależy od czynników meteorologicznych danego roku. Dzięki porównaniu słojów z tego samego obszaru można uzyskać katalog grubości słojów obejmujący wiele wieków. Wówczas można datować datę ścięcia znalezionego drewna z precyzją do pół roku. Jest to jedna z najprecyzyjniejszych metod datacji dla wczesnego średniowiecza i starożytności – precyzyjniejsza od datacji węglem C14.

• Dyplomatyka – nauka badająca dokumenty od strony krytyki naukowej, czyli określająca przydatność zachowanych dokumentów do badań historycznych. Pozwala m.in. wykryć falsyfikaty oraz ustalić procedury prawne i administracyjno-kancelaryjne stosowane przy powstawaniu dokumentów.

• Epigrafika – nauka o uwiecznianiu napisów, np. na pomnikach, budynkach, nagrobkach, tablicach pamiątkowych, ale także na sztandarach, szatach liturgicznych.

• Etnografia - nauka o kulturze ludowej (folklorze) danego regionu. Jednym ze znanych etnografów był Oskar Kolberg, który w swoim wielotomowym dziele pt. Lud. Jego zwyczaje, sposób życia, mowa, podania, przysłowia, obrzędy, gusła, zabawy, pieśni, muzyka i tańce zgromadził folklor całej Polski.

• Falerystyka – nauka o medalach, orderach i innych odznaczeniach.

• Genealogia – nauka o stopniach pokrewieństwa osób, rodzin i rodów. W szczególności istotna przy badaniach dotyczących warstw panujących, dziedziczenia, koligacji politycznych, ale również ostatnimi laty przydatna w historii chorób czy historii przekazu genetycznego.

• Geografia historyczna – nauka odtwarzająca całość środowiska geograficznego w danym miejscu i epoce, lub ukazująca zmiany chronologicznie zachodzące w danym miejscu – zajmuje się rekonstrukcją ukształtowania powierzchni, środowiska przyrodniczego, kultury, gospodarki (historia gospodarcza) i polityki (historia polityczna). Bardzo istotna z punktu widzenia historii militarnej i gospodarczej. W skali światowej stanowi również naukę pomocniczą dla badań geopolitycznych.

• Heraldyka – nauka o herbach – przede wszystkim rodowych, ale również herbach miast, ziem, instytucji itd. Nauka pomocnicza dla badań genealogicznych, ale również dla historii idei, historii wyobraźni i symboliki.

• Kartografia – nauka zajmująca się mapami w historii i metodami ich produkcji. Ważna dla geografii historycznej, ale również dla badań nad historią nauki, podróży, świadomości i wyobraźni geograficznej.

• Kodykologia – nauka pomocnicza mediewistyki i paleografii dotycząca rękopisów zapisanych w kodeksach i księgach sprzed ery druku.

• Kryptografia – nauka o odczytywaniu zaszyfrowanych tekstów, przydatna w dyplomatyce, w historii stosunków międzynarodowych i dyplomacji, jak i w wielu innych badaniach historycznych.
• Metrologia - nauka zajmująca się sposobami dokonywania pomiarów oraz zasadami interpretacji uzyskanych wyników.
• Numizmatyka – nauka o monetach, ale także innych środkach pieniężnych i papierach wartościowych. Fundamentalna dla historii gospodarczej, ekonomicznej, społecznej, ale również pełniąca bardzo istotną rolę w datacji archeologicznej. Dla historii politycznej, dla historii idei społeczno-politycznych (zwłaszcza w okresie średniowiecza) istotne zagadnienia niosą treści zawarte na obydwu, lub nawet na trzech stronach monet.

• Paleografia – nauka o systemach pisma, głównie sprzed ery druku. Fundamentalna nauka dla właściwego odczytania i datowania niedrukowanych źródeł historycznych.
  • Neografia – chronologiczna kontynuacja paleografii, badająca pismo ręczne po odkryciu druku.

• Papirologia – nauka o rękopisach zapisanych na papirusie (dotyczy zarówno egiptologii, jak i całej historii starożytnej).

• Prasoznawstwo – nauka o czasopismach i wydawnictwach periodycznych, obejmująca coraz częściej także inne źródła informacji pochodzenia dziennikarskiego.

• Sfragistyka – nauka o pieczęciach, stanowiąca bardzo ważny komplement dyplomatyki i heraldyki. Istotna dla badań nad najwyższymi warstwami społecznymi i politycznymi.

• Weksylologia – nauka o sztandarach, chorągwiach, proporcach itp. stanowi uzupełnienie heraldyki i historii symboli.

Trzeba zaznaczyć, że podział klasyczny nauk pomocniczych jest coraz bardziej kontestowany w ostatnich dziesięcioleciach. Powstające badania wielodyscyplinarne wskazują na nowe możliwości stojące przed historykami stosującymi wyniki innych nauk (np. badających pyłki roślinne i ich rozprzestrzenienie geograficzne).

 

 

Specjalizacje historyczne 

 

antropologia historyczna archiwistyka mikrohistoria makrohistoria historia administracji historia lokalna historia polityczna historia gospodarcza historia sztuki historia muzyki historia religii historia Kościoła historia archiwalno-dokumentalistyczna historia nauki

historia państwa i prawa historia prawa historia państwowości historia idei historia wojskowości historia dyplomacji historia społeczna historia książki historia kultury materialnej historia medycyny historia doktryn politycznych i prawnych metodologia historii polityka historyczna historia sztuki

Chemia - wiadomości ogólne

Chemia 

(grec. χημεία – chemeia) 

– nauka badająca naturę i właściwości substancji, a zwłaszcza przemiany zachodzące pomiędzy nimi. Współcześnie wiadomo, że przemiany substancji wynikają z praw, według których atomy łączą się poprzez wiązania chemiczne w mniej lub bardziej trwałe związki chemiczne, a także praw według których wiązania pękają i tworzą się ponownie prowadząc do przemian jednych związków w drugie co jest nazywane reakcjami chemicznymi. Chemia zajmuje się także rozmaitymi właściwościami substancji wynikającymi bezpośrednio z ich budowy atomowej.

Naturę i właściwości substancji bada również fizyka. Chemia i fizyka nawzajem się przenikają i często trudno jest precyzyjnie ustalić, gdzie kończy się jedna dziedzina, a zaczyna druga. Chemia, podobnie jak fizyka jest centralną nauką przyrodniczą. Obie te nauki stanowią podstawę wszystkich pozostałych nauk przyrodniczych – biologii, geografii, metalurgii i wielu innych.

 

 

Opis ogólny 

 

Podstawowym zagadnieniem chemii jest badanie substancji i ich przemian jakościowych, powodujących, że np. z jednej substancji powstają dwie, albo z dwóch jedna. Współczesna chemia stara się wyjaśniać mechanizm tych przemian na poziomie cząsteczkowym. Szuka też zależności między właściwościami substancji a ich składem i strukturą atomową.

Struktura świata, której się na co dzień doświadcza jest determinowana chemicznymi i fizycznymi własnościami substancji. Np: stal jest twardsza od czystego żeliwa, gdyż atomy żelaza tworzą w stali bardziej zwartą strukturę krystaliczną niż w żeliwie. Drewno pali się po podgrzaniu do odpowiednio wysokiej temperatury, gdyż zawarta w nim celuloza jest polimerem, który ulega spontanicznej reakcji utleniania. Cukier to kryształy organicznego związku chemicznego – sacharozy, która posiada zdolność rozpuszczania się w wodzie, a następnie przenikania do kubków smakowych w języku, gdzie jego obecność jest wykrywana poprzez ciąg skomplikowanych reakcji biochemicznych.

Współczesne badania dowiodły, że za wszystkie te efekty, w ten czy inny sposób, odpowiada chmura elektronów otaczająca jądra atomowe. Stąd chemia jest w istocie nauką zajmującą się zjawiskami elektronowymi i nie wnika w funkcjonowanie jąder. Wyjątkiem jest tylko chemia jądrowa, nauka na pograniczu fizyki jądrowej i chemii.

Współczesna chemia jest przede wszystkim nauką eksperymentalną, całkowicie pozbawioną magiczno-mistycznej otoczki typowej dla alchemii. Jej podstawę faktograficzną stanowią miliony reakcji chemicznych przeprowadzonych w kontrolowanych warunkach w laboratoriach z użyciem specjalnej aparatury, oraz wyniki dokładnych badań produktów tych reakcji. Do 17 lipca 2007 r. w bazie danych Chemical Abstracts zarejestrowano ponad 31 milionów związków chemicznych, a na dobę jest rejestrowanych średnio 4 000 nowych.. Fakty te byłyby jednak bezużyteczne bez aparatu poznawczego, który stanowią podstawowe pojęcia stosowane w tej nauce, takie jak mol, pierwiastek chemiczny, związek chemiczny i inne.

 

 

Historia

 

Początki chemii sięgają starożytności, kiedy to z ogólnych rozważań filozoficznych wyłoniła się alchemia, której przedstawiciele działali jeszcze na początku XIX wieku.

Za "ojców" współczesnej chemii, uważa się zwykle Roberta Boyle'a (1661), Antoine Lavoisiera (1787) i Johna Daltona (1808), którzy radykalnie rozgraniczyli badania z użyciem metody naukowej od dawnych poszukiwań kamienia filozoficznego

Kamieniami milowymi odkryć chemicznych do początków XX wieku były:

• Stworzenie jasnej koncepcji pierwiastka chemicznego, jako substancji, której nie można rozłożyć metodami chemicznymi, wprowadzonej przez Roberta Boyle'a (1689)
• Rozpowszechnienie prawa zachowania masy przez Antoine Lavoisiera
• Stworzenie współczesnej koncepcji atomowej przez Johna Daltona (1808)
• Odkrycie prawa okresowości i skonstruowanie układu okresowego pierwiastków przez Dmitrija Mendelejewa (ok. 1869)
• Porzucenie koncepcji siły życiowej po otrzymaniu mocznika przez Friedricha Wöhlera (1828)
• Odkrycie subtelnej budowy atomu przez Ernesta Rutherforda w latach 1911–1920
• Stworzenie podstaw chemii kwantowej przez Heisenberga, Schrödingera i Pauliego w latach 20. XX w.

 

 

Podstawowe pojęcia

 

Atom, cząsteczka, wiązanie chemiczne 

 

Atom jest współcześnie podstawowym pojęciem w chemii. Składa się on z jądra atomowego i chmury elektronów. O ile jądro jest domeną fizyki jądrowej, o tyle zachowanie i natura chmury elektronowej jest domeną chemii, gdyż decyduje o zdolności atomów do łączenia się w większe obiekty, zwane cząsteczkami. Cząsteczka bowiem to grupa atomów, które są trwale powiązane przez wymianę elektronów z powłoki walencyjnej, czyli najbardziej odległej od jądra. Na skutek tej wymiany powstają trwałe wiązania chemiczne.

 

 

Pierwiastek, indywiduum chemiczne, mieszaniny 

 

Wg klasycznej definicji pierwiastek chemiczny to taka substancja, której metodami chemicznymi nie da się dalej rozłożyć. Koncepcja pierwiastka wywodzi się wprost z alchemii. Podstawowym dokonaniem Roberta Boyle'a było jednak zerwanie z alchemiczną tradycją, w ramach której wierzono, że tych pierwiastków jest od 3 do 7, przy czym ich lista powstawała z rozważań teoretycznych, a nie na podstawie danych eksperymentalnych. Współcześnie wiadomo, że pierwiastków jest ponad 100, i że poszczególne pierwiastki są tworzone przez atomy, które mają w jądrze jednakową liczbę protonów.

Indywiduum chemiczne to z kolei substancja, w której występuje jeden rodzaj molekuł. Jeśli molekuły te są nienaładowanymi cząsteczkami, nie posiadającymi niesparowanych elektronów to wówczas indywidua te nazywa się związkami chemicznymi. Związek chemiczny to zatem substancja, która składa się z jednego rodzaju cząsteczek.

Inne indywidua chemiczne to:

• jony – czyli molekuły posiadające ładunek elektryczny
• rodniki – czyli nietrwałe zwykle molekuły posiadające przynajmniej jeden niesparowany (nieparzysty) elektron.

Oprócz czystych pierwiastków i związków chemicznych w naturze występują ich różnorakie mieszaniny. W zależności od tego czy mieszaniny te można rozdzielić mechanicznie, czy też wymaga to bardziej złożonych operacji fizyko-chemicznych rozróżnia się:

• roztwory i
• mieszaniny niejednorodne, takie jak koloidy, zole, żele, pasty, piany, zawiesiny i inne.

 

 

Reakcje chemiczne 

 

Reakcja chemiczna to proces powstawania lub zrywania wiązań chemicznych, na skutek których powstają lub rozpadają się cząsteczki. Zwykle reakcje chemiczne mają dość złożony przebieg, tzn. są sumą wielu następujących po sobie lub odbywających się jednocześnie aktów zrywania i powstawania wiązań. Opisy sumarycznego przebiegu reakcji nazywają się równaniami, natomiast pełen opis wszystkich aktów zrywania i powstawania wiązań chemicznych jest nazywany jej mechanizmem.

 

 

Wzory chemiczne

Strukturę cząsteczek i innych indywiduów chemicznych zapisuje się w postaci specjalnych wzorów, które tworzy się stosując specjalną symbolikę. W znacznym uproszczeniu, na symbolikę tę składają się:

• symbole pierwiastków – przyjmujące postać jedno-trzyliterowych skrótów ich nazw – reprezentujące atomy występujące w cząsteczkach
• symbole wiązań chemicznych – przyjmujące postać kresek, łączących symbole pierwiastków – każda pojedyncza kreska oznacza uwspólnioną parę elektronową.

Wzory poszczególnych cząsteczek chemicznych można zestawiać w równania, które w poglądowy sposób przedstawiają przebieg reakcji chemicznych. Konwencja pisania równań polega na umieszczaniu substratów po lewej, produktów po prawej stronie równania i łączenie ich różnego rodzaju strzałkami symbolizującymi rodzaj danej reakcji.

 

 

Mole, stężenia i stechiometria 

 

Podstawową jednostką stosowaną w chemii jest mol. Jest to jednostka liczności materii, czyli stosunku liczby cząstek znajdujących w określonej masie lub objętości danej substancji chemicznej do liczby atomów obecnych w 12 g czystego izotopu węgla ¹²C.

Mol, razem z równaniami reakcji chemicznych, stanowi podstawę obliczeń stechiometrycznych, których zasady umożliwiają dokładne ustalenie jaka masa lub objętość jednego związku może przereagować z drugim związkiem. Teoretyczną podstawą tych obliczeń jest prawo działania mas oraz koncepcja współczynnika stechiometrycznego.

Koncepcja stężenia, rozumianego jako molowy lub procentowy udział związków chemicznych w mieszaninie, umożliwia z kolei dokonywanie analogicznych obliczeń ilości reagujących substancji, nawet gdy nie są one jednorodne.

 

 

Energia

 

Energia odgrywa istotną rolę, zarówno w trwałości związków chemicznych jak i w przebiegu reakcji. Zagadnieniami energetycznymi związanymi ze zjawiskami badanymi przez chemię zajmuje się chemia fizyczna. W ramach tej nauki, wywodzącej się z termodynamiki i kinetyki stworzono szereg pojęć i wielkości służących opisowi zagadnień energetycznych, odnoszących się do związków i reakcji chemicznych.

Są to m.in.:

• Energia wiązania chemicznego – czyli najmniejsza energia potrzebna do jego rozerwania.
• Entalpia reakcji chemicznej – będąca miarą efektu cieplnego reakcji chemicznej, zachodzącej pod stałym ciśnieniem,
• Energia swobodna reakcji chemicznej – będąca miarą "skłonności" do zajścia reakcji w danych warunkach,
• Energia aktywacji – czyli minimalna energia potrzebna do zajścia danej reakcji.

 

 

Tradycyjne dyscypliny chemii 

 

Chemia jest tradycyjnie dzielona na kilka dyscyplin. Współcześnie uważa się, że podział ten jest nieco sztuczny, ale utrzymuje się on ze względów praktycznych i edukacyjnych.

W podręcznikach chemii, zarówno akademickich jak i szkolnych, chemię dzieli się zwykle na:

• nieorganiczną – zajmującą się wszystkimi związkami występującymi w tzw. materii nieożywionej,
• organiczną – zajmującą się związkami zawierającymi w swojej strukturze atom węgla (z kilkoma wyjątkami),
• analityczną – zajmująca się badaniem składu, stężenia i struktury pierwiastków i związków chemicznych,
• fizyczną – obejmująca wszystkie zjawiska na pograniczu chemii i fizyki.

 

 

Nowe dyscypliny i badania interdyscyplinarne

 

Na pograniczu poszczególnych tradycyjnych dyscyplin nauk chemicznych (dziedzina naukowa), a także chemii i innych nauk przyrodniczych oraz nauk technicznych, powstały w XIX i XX wieku liczne nowe dyscypliny naukowe. Wciąż powstają nowe, interdyscyplinarne kierunki badań. Współcześnie te interdyscyplinarne dziedziny są najbardziej żywotną i najszybciej rozwijającą się częścią chemii.

Na pograniczu różnych działów chemii powstały m.in.:

• chemia supramolekularna – zajmująca się strukturami "nadcząsteczkowymi"
• chemia metaloorganiczna – zajmująca się związkami pośrednimi między organicznymi i nieorganicznymi

Na pograniczu chemii i innych nauk przyrodniczych powstały:

• biochemia i biologia molekularna – stanowiące podstawę współczesnej biologii
• geochemia i astrochemia – nauki o podstawach chemicznych przemian zachodzących w skorupie ziemskiej

Od czasów rewolucji przemysłowej osiągnięcia tych dyscyplin nauk chemicznych, które mają charakter podstawowy, są wykorzystywane w przemyśle dzięki rozwojowi różnych specjalności technologii chemicznej technicznych). Rozwój przemysłu chemicznego i gałęzi pokrewnych następuje dzięki współdziałaniu technologów ze specjalistami w zakresie np.: (należącej do dwóch dziedzin – nauk chemicznych i

• inżynierii chemicznej i procesowej
• inżynierii materiałowej,
• inżynierii środowiska.

Zapraszamy do zapisani się na nasz newsletter !

Biologia - wiadomości wstępne

Biologia 

(z gr. βίος (bios) - życie i λόγος (logos) - słowo, nauka) 

– gałąź nauki zajmująca się badaniem życia. Nauka ta skupia się na charakterystyce, klasyfikacji oraz zachowaniu organizmów żywych, jak również sposobie powstawania nowych gatunków oraz zależnościami między nimi, a środowiskiem naturalnym.

Biologia obejmuje szeroki wachlarz zagadnień badawczych, które są często postrzegane jako odrębne dyscypliny naukowe: bywa opisywana jako tort, który można dzielić na pionowe sektory "taksonomiczne" (ornitologia, algologia, entomologia) i poziome warstwy dziedzin (fizjologia, cytologia czy ekologia). 

Jednakże, wspólnie odwołują się one do fenomenu życia na tle różnych aspektów badawczych, od biofizyki do ekologii. Wszystkie założenia w biologii są oparte na tych samych prawach co inne gałęzie wiedzy przyrodniczej, takich jak zasady termodynamiki i prawo zachowania masy.

Na poziomie organizmu, biologia częściowo wyjaśniła fenomeny takie jak narodziny, wzrost, starzenie się, śmierć i rozkład organizmów żywych, podobieństwa między potomkami a ich rodzicami (dziedziczenie) oraz rozkwit roślin, które intrygowały ludzkość przez całą jej historię. Inne fenomeny, takie jak laktacja, metamorfoza, lęg, zdrowienie i tropizm również znajdują się w sferze zainteresowania biologii. W większej skali czasu i przestrzeni biologowie badają udomowianie zwierząt i roślin, wielką różnorodność organizmów żywych (bioróżnorodność), zmiany w organizmach jakie zachodzą na przestrzeni wielu pokoleń (ewolucja), ich wymieranie, specjalizację, zachowania społeczne u zwierząt itd.

Podczas gdy botanika zajmuje się badaniem roślin, zoologia jest gałęzią wiedzy zajmującą się badaniem zwierząt, zaś antropologia jest działem biologii badającym istoty ludzkie. Natomiast na poziomie molekularnym, życie jest poznawane przez dyscypliny takie jak biologia molekularna, biochemia i genetyka molekularna. Na poziomie bardziej podstawowym od wymienionych powyżej jest biofizyka, która zajmuje się przepływem energii w układach biologicznych. Badania na poziomie komórkowym leżą w sferze zainteresowań biologii komórki. Skalę wielokomórkową bada fizjologia, anatomia i histologia. Embriologia bada życie na etapie jego rozwoju zarodkowego, zaś powstawanie i rozwój poszczególnych organizmów od zapłodnionego jaja do śmierci bada ontogeneza. Przesuwając się w górę naszej skali, na poziom wielu organizmów, genetyka rozważa jak działa dziedziczenie cech między rodzicami a potomstwem. Etologia rozpatruje szeroko pojęte zachowania organizmów w ich naturalnym środowisku. Genetyka populacyjna ogarnia badaniami całe populacje, zaś systematyka rozważa rodowód organizmów na tle innych gatunków. Niezależne populacje i ich siedliska są badane przez ekologię i biologię ewolucyjną. Nowym, na razie teoretycznym, polem badań jest astrobiologia (nazywana też ksenobiologią albo egzobiologią), która bada możliwości występowania życia pozaziemskiego.

 

 

Główne założenia 

 

Biologia zazwyczaj nie opisuje systemów w kategoriach obiektów podlegających niezmiennym prawom fizycznym opisywanym przez matematykę. Układy biologiczne posiadają statystycznie przewidywalne tendencje do zachowywania się w określony sposób, lecz tendencje te zazwyczaj nie są tak konkretne jak te opisywane przez dyscypliny takie jak fizyka. Jednakże biologia nadal podlega tym samym prawom fizyki co reszta wszechświata, na przykład zasadom termodynamiki i prawu zachowania masy.

Nauki biologiczne są charakteryzowane i ujednolicone przez poszczególne, podstawowe pojęcia takie jak uniwersalność, ewolucja, różnorodność, ciągłość, genetyka, homeostaza, wzajemne oddziaływanie.

 

 

Uniwersalność: Biochemia, komórki i kod genetyczny 

 

Uderzającym przykładem biologicznej uniwersalności jest biochemia życia oparta na związkach węgla i jej zdolność do przekazywania swoich właściwości drogą dziedziczenia poprzez materiał genetyczny, używając bazowanego na DNA i RNA kodu genetycznego zawierającego niewielkie różnice pomiędzy wszystkimi organizmami żywymi.

Następną uniwersalną regułą jest to, że organizmy (czyli wszystkie formy życia na Ziemi poza wirusami) są zbudowane z komórek, jak również fakt, że wszystkie organizmy posiadają podobne procesy rozwojowe.

 

 

Ewolucja

 

Jednym z głównych założeń biologii jest to, że wszystkie formy życia mają wspólne pochodzenie oraz zmieniały się i rozwijały w procesie ewolucji (zobacz wspólne pochodzenie), co spowodowało owo uderzające podobieństwo jednostek i procesów opisanych w poprzedniej sekcji. Karol Darwin opracował teorię ewolucji jako potwierdzoną teorię poprzez sformułowanie jej siły napędowej - selekcji naturalnej (Alfred Russel Wallace jest uznawany za współodkrywcę tej teorii). Dryf genetyczny został objęty tą teorią jako dodatkowy mechanizm rozwoju ewolucyjnego we współczesnej (nowej) syntezie tej teorii.

Historia ewolucyjna gatunków, która opisuje charakterystykę różnych gatunków, ich pochodzenie razem z ich genealogicznymi powiązaniami z innymi gatunkami, nazywana jest ich filogenezą.

Informacje o filogenezie można pozyskiwać w zróżnicowany sposób. Między innymi są to porównania sekwencji DNA prowadzone przez biologię molekularną i genomikę oraz porównania skamielin lub innych zachowanych śladów dawnych organizmów żywych w paleontologii. Biologowie potrafią organizować i analizować powiązania ewolucyjne między organizmami za pomocą różnych metod, takich jak filogeneza, fenetyka i kladystyka. (Ważne wydarzenia w ewolucji życia, takie jakimi je obecnie biolodzy rozumieją, są streszczone na poniższym schemacie historii ewolucji).

 

 

Różnorodność

 

Drzewa filogenetyczne (drzewa życia) organizmów są klasyfikowane. Klasyfikacja leży w zakresie następujących dziedzin: systematyki i taksonomii.

Taksonomia umieszcza organizmy w grupach nazywanych taksonami, podczas gdy systematyka filogenetyczna szuka pokrewieństwa między nimi. Ta technika klasyfikacji rozwinęła się dzięki odkryciom kladystyki i genetyki, które teraz skupiają się nie na podobieństwie fizycznym i podobnej charakterystyce lecz na filogenezie.

Tradycyjnie organizmy żywe zostały umieszczone w pięciu królestwach:

Prokarioty (Monera) -- Pierwotniaki -- Grzyby -- Rośliny -- Zwierzęta.

Jednakże, obecnie, wielu naukowców uważa system pięciu królestw za przestarzały. Współczesne, alternatywne systemy klasyfikacji dzielą organizmy na trzy królestwa:

Archeowce (Archeobakterii) -- Bakterie (Eubacterii) -- Jądrowce.

Każde królestwo jest rozdzielane na mniejsze jednostki dopóki pojedynczy gatunek nie zostanie oddzielnie sklasyfikowany, według następującego porządku: 1. Królestwo, 2. Typ, 3. Gromada, 4. Rząd, 5. Rodzina, 6. Rodzaj, 7. Gatunek. Nazwa systematyczna organizmu składa się z nazwy rodzajowej i nazwy gatunkowej (tzw. epitetu gatunkowego). Na przykład ludzie są określani nazwą Homo sapiens. Homo jest nazwą rodzajową zaś sapiens nazwą gatunkową. Pisząc nazwę systematyczną organizmu należy pisać nazwę rodzajową dużą literą a nazwę gatunkową małą. Zazwyczaj całość jest pisana przy użyciu pisma pochylonego. Terminy używane w klasyfikacji nazywane są taksonomią.

Wyróżniamy też grupę wewnątrzkomórkowych pasożytów, które są rozwojowo "mniej ożywione" w rozumieniu aktywności metabolicznej są to:

Wirusy -- Wiroidy -- Priony.

 

 

Ciągłość życia

 

Aż do XIX wieku powszechnie wierzono, że formy życia mogą pojawiać się spontanicznie pod pewnymi warunkami (teoria samorództwa). Ta teoria została uznana za błędną i zakwestionowana przez Williama Harveya, który ukuł regułę: "wszelkie życie pochodzi z jaja" (z łacińskiego Omne vivum ex ovo), co jest jedną z fundamentalnych zasad współczesnej biologii. Zasada ta oznacza, że istnieje nieprzerwana ciągłość życia od czasu jego powstania do chwili obecnej.

Grupa organizmów posiada wspólne pochodzenie jeśli posiada wspólnego przodka. Wszystkie organizmy na Ziemi pochodzą od wspólnego przodka albo z pradawnej puli genowej. Uznaje się, że ów pierwszy, uniwersalny wspólny przodek wszystkich organizmów pojawił się około 3,5 miliarda lat temu. Biologowie generalnie odnoszą się do uniwersalności kodu genetycznego jako definitywnego dowodu potwierdzającego uniwersalne, wspólne pochodzenie dla wszystkich bakterii, archeowców i jądrowców (zobacz: pochodzenie życia).

 

 

Genetyka

 

Wszelkie dziedziczne cechy organizmów, od ich budowy i cech fizjologicznych, po zwierzęce instynkty, czy ludzkie talenty i skłonności, są wynikiem występowania w komórkach odpowiednich białek, zakodowanych w genach. Geny, będące podstawową jednostką dziedziczenia, przenoszą te cechy do następnego pokolenia. Fizjologiczne przystosowania organizmu do środowiska nie mogą zostać zakodowane w ich genach i odziedziczone przez potomstwo.

 

 

Homeostaza

 

Homeostaza jest zdolnością otwartych systemów (mogących wymieniać materię i energię z otoczeniem) do utrzymywania stabilnego stanu w rozumieniu równowagi dynamicznej. Regulacja ta odbywa za pomocą sprzężonych ze sobą mechanizmów. Wszystkie organizmy żywe, czy to jednokomórkowe czy też wielokomórkowe wykazują homeostazę. Homeostaza objawia się na poziomie komórkowym poprzez utrzymywanie stałej wewnętrznej kwasowości (pH); na poziomie organizmów, zwierzęta stałocieplne utrzymują stałą temperaturę ciała; na poziomie ekosystemów, kiedy rośnie poziom stężenia dwutlenku węgla rośliny teoretycznie są w stanie rosnąć zdrowsze i usunąć nadmiar gazu z atmosfery. Tkanki i organy również są w stanie utrzymywać homeostazę.

 

 

Interakcja 

 

Każda żywa istota posiada wzajemne zależności z innymi organizmami i ich naturalnym środowiskiem. Jednym z powodów dlaczego systemy biologiczne mogą być trudne do zbadania jest mnogość różnych zależności między organizmami a ich środowiskiem nawet w najmniejszej skali. Mikroskopijna bakteria odpowiadająca za stężenie cukrów w danym środowisku, jest tak samo odpowiedzialna wobec swojego środowiska jak lew kiedy wybiera się na polowanie szukając ofiary na afrykańskiej sawannie. Między każdymi gatunkami, zachowania mogą być kooperacyjne, agresywne, pasożytnicze albo symbiotyczne.

Zagadnienie zaczyna być bardziej skomplikowane kiedy dwa lub więcej gatunków oddziałuje z ekosystemem. Tego typu badania są polem zainteresowań ekologii.

 

 

Historia biologii

 

Koncepcja biologii jako spójnej i odrębnej dziedziny nauki pojawiła się w XIX w. Jednak nauki biologiczne sięgają tradycją wiele wieków wstecz do medycyny i historii naturalnej aż po Galena, Arystotelesa czy Hipokratesa. Od epoki renesansu historia nowożytna rewolucjonizuje myśl biologiczną przez wznowienie zainteresowania empiryzmem i odkryciem wielu nowych gatunków. Znaczącą rolę odegrali wówczas Wesaliusz i Harvey, którzy stosowali eksperyment i obserwację w badaniu anatomii i fizjologii. Z kolei Linneusz i Buffon rozpoczęli klasyfikację gatunków, jak również badanie powstawania i zachowania organizmów. Wynalezienie mikroskopu umożliwiło badanie mikroorganizmów i położyło podwaliny pod teorię komórki.

W czasie XVIII i XIX w. nauki biologiczne, takie jak botanika czy zoologia stają się uznanymi dyscyplinami naukowymi. Antoine Lavoisier i inni naukowcy zaczęli łączyć świat ożywiony i nieożywiony przez odkrycia z zakresu fizyki i chemii. Naturaliści i podróżnicy jak Alexander von Humboldt badali interakcje między organizmami a ich otoczeniem, oraz na ile położenie geograficzne wpływa na te zależności - dając tym samym początek biogeografii, ekologii i etologii. Naturaliści zaczęli odrzucać esencjalizm i rozważać znaczenie wymierania i zmienności gatunków. Prace te, jak i wyniki badań embriologii i paleontologii, zsyntezował Karol Darwin w swojej teorii ewolucji w wyniku selekcji naturalnej.

Ogłoszenie wyników badań Mendla na początku XX wieku, doprowadziło do gwałtownego rozwoju genetyki. Pojawiły się nowe dyscypliny, szczególnie po zaproponowaniu przez Watsona i Cricka struktury DNA. Biologia była wówczas dzielona na obszary zajmujące się zagadnieniami na poziomie organizmu lub grupy organizmów oraz na te badające poziom komórkowy i molekularny. Pod koniec XX w. granice te znacznie się zatarły, ze względu na pojawienie się np. genomiki czy proteomiki i wykorzystywanie przez różne nauki biologiczne np. technik molekularnych przy równoczesnym badaniu relacji między genami a środowiskiem.

Zapraszamy do zapisania się na nasz newsletter!

Fizyka - wiadomości ogólne

Fizyka 

(z stgr. φύσις physis – "natura")

– nauka o przyrodzie w najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizycy badają właściwości i przemiany materii i energii oraz oddziaływanie między nimi. Do opisu zjawisk fizycznych używają wielkości fizycznych, wyrażonych za pomocą pojęć matematycznych, takich jak liczba, wektor, tensor. Tworząc hipotezy i teorie fizyki, budują relacje pomiędzy wielkościami fizycznymi.

Fizyka jest ściśle związana z innymi naukami przyrodniczymi, szczególnie z chemią jako nauką o cząsteczkach i związkach chemicznych, które masowo występują w naszym otoczeniu. Chemicy przyjmują teorie fizyki dotyczące cząsteczek i związków chemicznych (mechanika kwantowa, termodynamika) i za ich pomocą tworzą teorie w ich własnych dziedzinach badań. Fizyka zajmuje szczególne miejsce w naukach przyrodniczych, ponieważ wyjaśnia podstawowe zależności obowiązujące w przyrodzie.

 

 

Przegląd fizyki 

 

Fizyka eksperymentalna a teoretyczna

 

 

Kultura badań fizycznych różni się od innych nauk tym, że istnieje w niej fundamentalny i powszechnie uznawany podział na teorię i doświadczenie. Od początku XX wieku większość fizyków pozostaje specjalistami albo w fizyce teoretycznej, albo w fizyce doświadczalnej. Zaskakująco mało fizyków odnosi sukcesy w obu rodzajach badań. Dla porównania, większość wybitnych teoretyków chemii i biologii z powodzeniem pracuje też eksperymentalnie.

Mówiąc ogólnie, praca fizyków-teoretyków polega na rozwijaniu teorii, za pomocą których można opisać i interpretować wyniki doświadczeń oraz możliwie dokładnie przewidzieć wyniki przyszłych doświadczeń. Z drugiej strony, fizycy doświadczalni wykonują eksperymenty, żeby zbadać nowe zjawiska i sprawdzić przewidywania teoretyczne. Ważną częścią pracy fizyka doświadczalnego jest też często budowanie własnej aparatury, szczególnie w pionierskich lub wysoce ezoterycznych gałęziach fizyki, gdzie potrzebny sprzęt jest niedostępny komercyjnie. Mimo że teoretyczne i doświadczalne części fizyki są rozwijane w dużym odosobnieniu, są ze sobą ściśle powiązane i od siebie zależne. Postęp w fizyce teoretycznej często zaczyna się od doświadczeń, których nie potrafi uwzględnić – i na odwrót, nowatorskie przewidywania teoretyczne często przynoszą nowe pomysły doświadczalne. Gdy dla danego zagadnienia brakuje jednej z części, drugie z łatwością błądzi. Taki jest jeden z argumentów krytycznych przeciw M-teorii, popularnej teorii w fizyce wysokich energii, dla której nie wymyślono jeszcze żadnego testu eksperymentalnego.

Centralnym elementem eksperymentu jest pomiar dobrze określonej wielkości fizycznej, a warunkiem niezbędnym uzyskania z niego wartościowych informacji prawidłowy dobór przyrządów pomiarowych oraz metod analizy otrzymanych danych. Obróbka danych często opiera się na statystyce, regułach prawdopodobieństwa oraz odpowiednich metodach numerycznych.

Podobnie fizyka teoretyczna ma własny zestaw metod naukowych, które pozwalają stworzyć adekwatne modele i paradygmaty. Opracowane teorie zazwyczaj korzystają z różnych metod matematyki, analitycznych i syntetycznych. Kluczową rolę w rozważaniach teoretycznych odgrywają hipotezy i proces dedukcji.

 

 

Główne teorie

W fizyce część teorii jest uznana przez wszystkich fizyków. Każdą z tych teorii uważa się za fundamentalnie prawdziwą w określonym dla niej zakresie. Na przykład, mechanika klasyczna precyzyjnie opisuje ruch ciała atomów i poruszają się z prędkościami dużo mniejszymi niż prędkość światła. Niektóre teorie, są nadal obszarami badań – zaskakujący aspekt mechaniki klasycznej znany jako chaos przebadano w XX wieku, trzysta lat po jego sformułowaniu przez Newtona wprowadzając mechanikę statystyczną.

 

Działy szczegółowe fizyki 

 

Współczesne badania fizyczne można podzielić na kilka wyraźnych działów, które zajmują się różnymi aspektami świata materialnego. Fizyka fazy skondensowanej, bodaj największa dziedzina fizyki, dotyczy własności materii i jej związków z własnościami i oddziaływaniami atomów, z których się składa. Fizyka atomów, cząsteczek i zjawisk optycznych opisuje pojedyncze atomy i cząsteczki oraz ich oddziaływania ze światłem. Fizyka cząstek elementarnych (znana też jako fizyka wysokich energii) z kolei bada cząstki submikroskopowe mniejsze od atomów i poszukuje elementarnych cząstek budujących wszystkie inne jednostki materii. Astrofizyka wykorzystuje prawa fizyki, żeby tłumaczyć zjawiska astronomiczne, na przykład zjawiska związane ze Słońcem, Układem Słonecznym oraz Wszechświatem jako całością.

Działy fizyki są ze sobą ściśle powiązane i zasięg stosowania teorii i modeli często wykracza poza prosty podział zaprezentowany powyżej. Przykładowo fizyka materii skondensowanej zajmująca się układami silnie skorelowanych fermionów jest stosowana do efektów obserwowanych w gwiazdach neutronowych, które są podstawową domeną astronomii. Wynika to stąd, że fizyka jako nauka jest spójna i poszczególne modele i teorie opracowywane w poszczególnych działach mają te same podstawy oraz mogą mieć zastosowanie w innych działach. Podstawowe teorie, takie jak mechanika kwantowa, kwantowa teoria pola, elektrodynamika kwantowa, teoria grawitacji, są sformułowane w sposób ogólny i obowiązują w całej fizyce.

 

 

Działy interdyscyplinarne i pokrewne 

 

Wiele badań łączy fizykę z innym dziedzinami nauki. Dla przykładu, szeroki zakres biofizyki obejmuje wszystkie zagadnienia dotyczące układów biologicznych, w których stosuje się zasady fizyki. W chemii kwantowej z kolei opisuje się i przewiduje zachowania atomów i molekuł na podstawie teorii mechaniki kwantowej.

 

 

Ważne prawa 

 

Dobrze sprecyzowane i powszechnie przyjęte teorie są przedstawiane jako prawa fizyki. Chociaż wszystkie naukowe teorie są w zasadzie tymczasowe i obowiązują tylko w pewnym zakresie, prawa fizyczne zostały wielokrotnie sprawdzone, a ich zakres stosowalności dobrze określony.

 

 

Ważne równania 

 

Wiele praw fizycznych może być opisana za pomocą relacji odpowiednich wielkości. Zapis matematyczny takich relacji nazywa się równaniem.

 

Historia fizyki

 

Chwila, od której człowiek zaczął interesować się poznawaniem przyrody, jest trudna do określenia. Najdawniejsze ślady kultur sprzed 5000 lat znalezione w dolinach Nilu, Eufratu i Tygrysu, świadczą o prymitywnych próbach wykorzystania natury. Jednak z czasem na podstawie obserwacji ludzkość posiadła sztukę wytwarzania narzędzi, uprawy pól, wytopu metali i sztukę liczenia. Poprzez obserwację powtarzalności zjawisk stworzono kalendarz.

W starożytności fizyka była traktowana jako część filozofii. Arystoteles dokonał podziału filozofii na fizykę – dział traktujący o zjawiskach przyrodniczych i metafizykę (ontologię i epistemologię, czyli nauki dotyczące samej istoty bytu i możliwości jego poznania) oraz etykę i logikę. Fizyka aż do XVI w. uprawiana była, podobnie jak pozostałe działy filozofii, głównie poprzez rozważania teoretyczne. Dopiero od czasów Kopernika zaczęła wzrastać rola pomiaru i doświadczenia w poznaniu rzeczywistości i fizyka zaczęła wyrastać na niezależną naukę ze specyficznym dla siebie aparatem pojęciowym i metodami badawczymi. Reliktem pozostałym po filozoficznej genezie fizyki jest termin filozofia naturalna w języku angielskim będący jeszcze często synonimem fizyki (w Oxfordzie nadaje się tytuły naukowe nie z fizyki, tylko z filozofii naturalnej).

Obecny zakres zainteresowania fizyki ukształtował się w XIX i na początku XX wieku, również wówczas zarysował się podstawowy podział fizyki na klasyczne działy: mechanikę, optykę, naukę o cieple, elektryczność i magnetyzm. Fizyka odkrywając nowe zjawiska, opisując je, tworząc teorie pozwalające przewidywać nowe efekty, stała się motorem napędowym gwałtownego rozwoju techniki i doprowadziła do rewolucyjnych zmian cywilizacyjnych. Proces ten trwa do dzisiaj ulegając, co więcej ulega ciągłej akceleracji.

Zapraszamy do zapisania się na nasz newsletter!