فزڪس يا طبيعيات هڪ سائنسي نظم آهي جيڪو طبيعي ڪائنات جي نظريات کي تعمير ۽ تجرباتي طور تي جانچڻ چاهي ٿو. اها نظريا پنهنجي دائري ۾ مختلف آهن ۽ انهن کي ڪيترن ئي مختلف شاخن ۾ منظم ڪري سگهجي ٿو، جيڪي هن مضمون ۾ بيان ڪيا ويا آهن.
ڪلاسيڪل فزڪس ۾ روايتي طور تي ميڪانيات، بصريات، برقيات، مقناطيسيت، صوتيات ۽ حرارتي حرڪيات جا شعبا شامل آهن. اصطلاح ماڊرن فزڪس عام طور تي انهن شعبن لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي جيڪي گهڻو ڪري ڪوانٽم ٿيوري تي ڀاڙين ٿا، جن ۾ ڪوانٽم ميڪانڪس، ايٽمي فزڪس، نيوڪليئر فزڪس، پارٽيڪل فزڪس ۽ ڪنڊينسڊ ميٽر فزڪس شامل آهن.
عام ۽ خاص ريليٽيويٽي جا نظريا (General and Special Theories of Relativity) کي عام طور تي جديد فزڪس جو حصو سمجهيو ويندو آهي.
مکيه مضمون: ڪلاسيڪل ميڪانيات ۽ ميڪانيات
ڪلاسيڪل ميڪانڪس جسمن تي عمل ڪندڙ قوتن جي فزڪس جو هڪ نمونو آهي. ذيلي شعبن جنهن ۾ سولائيز، گئسن ۽ سيال جي رويي کي بيان ڪرڻ لاء تي مشتمل آهي. آئزڪ نيوٽن ۽ سندس "حرڪت جي قانونن" کان پوءِ ان کي اڪثر "نيوٽونين ميڪانڪس" چيو ويندو آهي. هن ۾ هيملٽن ۽ ليگرينج طريقن پاران ڏنل ڪلاسيڪل انداز پڻ شامل آهي. اهو ذرڙن جي حرڪت ۽ ذرڙن جي عام نظام سان واسطو رکي ٿو. ڪلاسيڪل ميڪانڪس جون ڪيتريون ئي شاخون آھن، جھڙوڪ: سڪونيات (statics)، حرڪيات (dynamics)، ڪائناميٽڪس (kinematics)، ڪنٽينم ميڪانڪس (continuum mechanics) (جنھن ۾ فلوئڊ ميڪانڪس به شامل آھي)، شمارياتي ميڪانڪس وغيره.
مکيه مضمون: ٿرموڊائنامڪس ۽ شمارياتي ميڪانيات
طبيعيات تي فينمين جي ليڪچرن جو پهريون باب ايٽم جي وجود بابت آهي، جنهن کي فينمين فزڪس جو سڀ کان جامع بيان سمجهي ٿو، جنهن مان سائنس آسانيءَ سان نتيجو ڪڍي سگهي ٿي جيتوڻيڪ ٻيا سڀ علم ضايع ٿي وڃن.[1] مادي کي سخت گول دائرن جي مجموعن جي ماڊل ڪرڻ سان، اهو ممڪن آهي ته گئسن جي ڪائنيٽيڪ نظريي کي بيان ڪيو وڃي، جنهن تي ڪلاسيڪل ٿرموڊائنامڪس ٻڌل آهي.
ٿرمو ڊائنامڪس مائيڪرو اسڪوپي اسڪيل تي طبيعي نظام تي گرمي پد، دٻاءُ ۽ حجم ۾ تبديلين جي اثرن ۽ توانائيءَ جي منتقلي کي گرميءَ جي طور تي پڙهائي ٿو.[2] تاريخي طور تي، ٿرموڊائنامڪس ترقي يافته ٻاڦ واري انجڻ جي ڪارڪردگي کي وڌائڻ جي خواهش مان نڪرندي آهي.[3] سڀ کان وڌيڪ ٿرموڊائنامڪ غورن لاء شروعاتي نقطو ٿرموڊائنامڪس جا قانون آهن، جيڪي پيش ڪن ٿا ته توانائي طبيعي نظام جي وچ ۾ گرمي يا ڪم جي طور تي مٽائي سگهجي ٿي. اهي اينٽراپي نالي هڪ مقدار جي وجود کي پڻ پيش ڪن ٿا، جيڪو ڪنهن به سسٽم لاء وضاحت ڪري سگهجي ٿو. ٿرمو ڊائنامڪس ۾، شيئن جي وڏين ensembles جي وچ ۾ رابطي جو اڀياس ڪيو ويو آهي ۽ درجه بندي ڪئي وئي آهي. ان جو مرڪز نظام ۽ ماحول جا تصور آهن. هڪ نظام ذرڙن تي مشتمل هوندو آهي، جن جي اوسط حرڪتون ان جي خاصيتن کي بيان ڪن ٿيون، جيڪي بدلي ۾ رياست جي مساوات ذريعي هڪ ٻئي سان لاڳاپيل آهن. ملڪيتن کي اندروني توانائي ۽ ٿرموڊائنامڪ امڪانن کي ظاهر ڪرڻ لاء گڏ ڪري سگهجي ٿو، جيڪي توازن ۽ خود بخود عمل جي حالتن کي طئي ڪرڻ لاء ڪارائتو آهن.
ميڪسويل جي برقي مقناطيسيت جي مساوات |
اليڪٽران، برقي ميڊيا، مقناطيس، مقناطيسي ميدان ۽ روشني جي عام رويي جو مطالعو
مکيه مضمون: خاص نسبت ۽ عام نسبت جو نظريو
نسبت جو خاص نظريو (Special Theory of Relativity) برقناطيست ۽ ميڪانيات سان تعلق رکي ٿو. يعني نسبت جو اصول ۽ ميڪانيات ۾ ساڪت عمل جو اصول ميڪسويل جي مساواتن کي حاصل ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگھجي ٿو ۽ ان جي برعڪس.
خاص نسبت جو نظريو 1905ع ۾ البرٽ آئن اسٽائن پنهنجي مضمون ”آن دي اليڪٽروڊائنامڪس آف موونگ باڊيز“ ۾ پيش ڪيو. مضمون جو عنوان ان حقيقت ڏانهن اشارو ڪري ٿو ته خاص نسبت جي ميڪسويل جي مساواتن ۽ ڪلاسيڪل ميڪانڪس جي وچ ۾ هڪ تضاد کي حل ڪري ٿي. هي نظريو ٻن اصولن تي ٻڌل آهي:
ٻن اصولن کي ٺهڪائڻ لاءِ خلائي وقت جي فريم-انحصار تصور ۾ خلا ۽ وقت جي هڪجهڙائي جي ضرورت آهي.
عام نسبت ثقل جو جاميٽري نظريو آهي، جيڪو البرٽ آئن اسٽائن 1915/16 ۾ شايع ڪيو. اهو خاص نسبت کي متحد ڪري ٿو، نيوٽن جي آفاقي ڪشش ثقل جي قانون ۽ اها بصيرت جيڪا ڪشش ثقل کي خلا ۽ وقت جي وکر جي ذريعي بيان ڪري سگهجي ٿي. عام نسبت ۾، خلائي وقت جو وکر مادي ۽ تابڪاري جي توانائي سان پيدا ٿئي ٿو.
ڪوانٽم ميڪانيات (Quantum mechanics) فزڪس جي هڪ شاخ آهي جيڪا ايٽمي ۽ ذيلي ائٽمي نظامن جو مطالعو ڪندي آهي ۽ انهن جي رابطي جي بنياد تي مشاهدو ڪيو ويو آهي ته توانائي جا سڀئي روپ الڳ الڳ يونٽن يا بنڊلن ۾ ڇڏيا وڃن ٿا جن کي "ڪوانٽا" سڏيو ويندو آهي. قابل ذڪر طور تي، ڪوانٽم نظريو عام طور تي ذيلي ائٽمي ذرڙن جي صرف امڪاني يا شمارياتي ڳڻپ جي سمجھي وئي موج جي ڪمن جي لحاظ کان، مشاهدي جي خاصيتن جي مطالعي جي اجازت ڏئي ٿو. شروڊنگر مساوات ڪوانٽم مڪينڪس ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿي جيڪا ڪلاسيڪل ميڪنڪس ۾ نيوٽن جا قانون ۽ توانائي جي تحفظ جا قانون ڪم ڪن ٿا. يعني، اهو هڪ متحرڪ نظام جي مستقبل جي رويي جي اڳڪٿي ڪري ٿو ۽ هڪ موج مساوات آهي جيڪو موجي عملن (wavefunctions) لاء حل ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي. مثال طور، روشني، يا برقي مقناطيسي تابڪاري جيڪا هڪ ايٽم ذريعي خارج ٿي يا جذب ٿئي ٿي، صرف ڪجهه تعدد (يا موج جي ڊيگهه) آهي، جيئن ته ائٽم جي نمائندگي ڪندڙ ڪيميائي عنصر سان لاڳاپيل ليڪ اسپيڪٽرم مان ڏسي سگهجي ٿو. ڪوانٽم ٿيوري ڏيکاري ٿو ته اهي تعدد روشنيءَ جي ڪوانٽا يا فوٽون جي مخصوص توانائين سان ملن ٿا ۽ ان حقيقت جو نتيجو آهي ته ايٽم جي اليڪٽرانن ۾ صرف ڪجهه مخصوص توانائيءَ جا قدر يا ليول هوندا آهن؛ جڏهن ڪو اليڪٽران هڪ اجازت ڏنل سطح کان ٻئي ۾ ويندو آهي، توانائي جو مقدار خارج ٿئي ٿو يا جذب ٿئي ٿو، جنهن جي تعدد سڌي طرح ٻنهي سطحن جي وچ ۾ توانائي جي فرق جو تناسب آهي. فوٽو اليڪٽرڪ اثر وڌيڪ روشني جي مقدار جي تصديق ڪئي.
سال 1924ع ۾، لوئس ڊي بروگلي پيش ڪيو ته نه رڳو هلڪي لهرون ڪڏهن ڪڏهن ذرات جهڙيون خاصيتون ڏيکارينديون آهن، پر ذرڙا پڻ موج جهڙي خاصيتن کي ظاهر ڪري سگھن ٿا. ڊي بروگلي جي تجويز جي پٺيان ڪوانٽم ميڪنڪس جا ٻه مختلف فارموليشن پيش ڪيا ويا. ارون شورو ڊنگر (1926) جي موجي ميڪانڪس ۾ هڪ رياضياتي شي جو استعمال شامل آهي، موج فنڪشن، جيڪو خلا ۾ ڏنل نقطي تي ذرو ڳولڻ جي امڪان سان لاڳاپيل آهي. ورنر هائيزنبرگ (1925) جي ميٽرڪس ميڪانڪس ۾ موج جي ڪمن يا ساڳين تصورن جو ڪو به ذڪر نه آهي پر ڏيکاريو ويو آهي ته رياضياتي طور تي شروڊنگر جي نظريي جي برابر آهي. ڪوانٽم ٿيوري جي هڪ خاص اهم دريافت "غير يقيني اصول" (Uncertainty Principle) آهي، جنهن کي 1927ع ۾ هائزنبرگ پاران بيان ڪيو ويو آهي، جيڪو ڪجهه ماپن جي درستگي تي هڪ مطلق نظرياتي حد رکي ٿو؛ نتيجي طور، اڳئين سائنسدانن جو مفروضو ته ڪنهن نظام جي جسماني حالت کي درست ماپي سگهجي ٿو ۽ مستقبل جي حالتن جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو وڃي سگهي ٿو، کي ترڪ ڪيو ويو. ڪوانٽم ميڪانيات ۾ نسبت جي نظريي کي پال ڊيراڪ جي فارموليشن سان گڏ ڪيو ويو. ٻين ترقيات ۾؛ ڪوانٽم شماريات، ڪوانٽم اليڪٽروڊائينامڪس، چارج ٿيل ذرات ۽ برقناطيسيت شعبن جي وچ ۾ رابطي سان لاڳاپيل ۽ ان جي عام ڪرڻ، ڪوانٽم فيلڊ ٿيوري شامل آهن.
اسٽرنگ ٿيوري
هر شيءِ لاءِ هڪ ممڪن نظريي جو اميدوار، هي نظريو عام نسبت جي نظريي ۽ ڪوانٽم ميڪانڪس کي گڏ ڪري هڪ واحد نظريو ٺاهي ٿو. هي نظريو ٻنهي ننڍن ۽ وڏن شين جي خاصيتن بابت اڳڪٿي ڪري سگهي ٿو. هي نظريو هن وقت ترقي جي مرحلي ۾ آهي.
مکيه مضمون: بصرياتي فزڪس ۽ بصريات
بصريات (Optics) روشنيءَ جي حرڪتن جو مطالعو آهي، جنهن ۾ عڪس، روشني جو اضطراب، تفاوت ۽ مداخلت شامل آهن.
صوتيات فزڪس جي هڪ شاخ آهي جنهن ۾ مختلف ميڊيم ۾ ميڪانياتي لهرن جو مطالعو شامل آهي.
پڻ ڏسو: بصري اوزار
اصل مضمون: ڪنڊينسڊ مادي جي فزڪس
ڪندينس شڪل ۾ مادي جي طبيعي خاصيتن جو مطالعو.
پڻ ڏسو: موادي سائنس ۽ سولڊ اسٽيٽ فزڪس
مکيه مضمون: ذرات جي فزڪس ۽ نيوڪليئر فزڪس
ذرات جي فزڪس ذرڙن جي نوعيت جو مطالعو ڪري ٿي، جڏهن ته نيوڪليئر فزڪس ايٽمي مرڪزن (Nuclei) جو مطالعو ڪري ٿو.
پڻ ڏسو: اسٽرنگ ٿيوري
اصل مضمون: Cosmology
ڪاسمولوجي ڪائنات جي اڀياس ڪري ٿي ته ڪائنات ڪيئن وجود ۾ آئي ۽ ان جي آخري منزل ڇا آهي. ان جو مطالعو طبيعيات دان ۽ فلڪياتي طبيعيات دان پاران ڪيو ويندو آهي. اهو پڻ افسانوي ڪائنات جي باري ۾ مطالعو ڪري ٿي، جيڪي ماڻهو ٺاهيا آهن، ڪائنات ڪيئن وجود ۾ آئي ۽ انهن جي آخر ۾ قسمت ۽ تباهي جي باري ۾ مطالعو ڪري ٿي.
انهن بين الاقوامي شعبن سان تعلق رکي ٿو، جيڪي جزوي طور پنهنجي سائنس جي وضاحت ڪن ٿا. مثال طور
هيٺ ڏنل جدول بنيادي نظريات سان گڏ ڪيترن ئي تصورن جي فهرست ڏئي ٿو جيڪي اهي استعمال ڪن ٿا.
نظريو | اهم ذيلي عنوان | نظريا |
---|---|---|
ڪلاسيڪل ميڪانيات | نيوٽن جا حرڪت جا قانون، ليگراجيئن ميڪانيات ،هملٽونين ميڪانيات، حرڪيات، شمارياتي حرڪيات، افراتفري جو نظريو، صوتيات، سيال جي حرڪيات، مسلسل ميڪانيات. | کثافت، طول و عرض، ڪشش ثقل، خلا، وقت، حرڪت، ڊگھائي، پوزيشن، رفتار، اسراع، گليلي جي ڦيرڦار، پاور، طاقت، توانائي، خطي رفتار، دائري ۾ رفتار، جمود، تحفظ جو قانون، هارمونڪ اوسيليٽر، موج، ميڪاني ڪم، طاقت، ليگراجيئن، هيملٽونين، ٽئٽ-براين زاويا، ايولر جو زاويو، نيوميٽڪ، هائيڊرولڪ. |
برق مقناطيسيت | اليڪٽرو اسٽيٽڪس، اليڪٽروڊائينامڪس، بجلي، مقناطيسيت، ميگنيٽواسٽيٽڪس، ميڪسويل جي مساوات، بصريات | برقي گنجائش، برقي چارج، بجلي جو ڪرنٽ، برقي چالکائي، برقي ميدان، بجلي جو ايصال، برقي صلاحيت، برقي مزاحمت، برقي مقناطيسي ميدان، برقي مقناطيسي انڊڪشن، برقي مقناطيسي تابڪاري، گاس جو مٿاڇرو، مقناطيسي ميدان، مقناطيسي وهڪرو، مقناطيسي مونوپول، مقناطيسي پارگميتا |
حرارتي حرڪيات ۽ شمارياتي ميڪانيات | حرارتي انجڻ،
ڪائينيٽڪ نظريو |
بولٽزمان مستقل، جوڙي دار متغير، اينٿالپي، انٽراپي، حالت جي مساوات، برابري وارو نظريو، حرارتي حرڪيات، آزاد توانائي، حرارت، مثالي گئس قانون، اندروني توانائي، حرارتي حرڪيات جا قانون، ميڪسويل مساوات، ناقابل واپسي عمل، ماڊل عمل، ورهاڱي جو ڪم، دٻاءُ، موٽڻ وارا عمل، خودبخود عمل، حالت جا ڪم، شمارياتي مجموعو، گرمي پد، حرارتي حرڪياتي توازن، حرارتي حرڪياتي صلاحيت، حرارتي حرڪياتي پراسس، حرارتي حرڪياتي حالتون، حرارتي حرڪياتي نظام،
وسڪوسٽي، حجم، ڪم، گرينيولر مادا. |
ڪوانٽم ميڪانيات | پاٿ انٽيگرل فارموليشن، پکيڙڻ وارو نظريو، شروڊنگر مساوات، ڪوانٽم فيلڊ ٿيوري، مقدار جي شمارياتي ميڪانيات | ايڊيابيٽڪ اپروڪسيميشن، بليڪ باڊي ريڊي ايشن، مطابقت جو اصول، آزاد ذرا، هيملٽونين، هلبرٽ خلا، هڪجهڙا ذرا، ميٽرڪس ميڪانيات، پلانڪ مستقل، مبصر جو اثر، آپريٽر، ڪوانٽا، ڪوانٽائيزيشن، ڪوانٽم پکڙجڻ، ڪوانٽم هارمونڪ اوسيليٽر، ڪوانٽم نمبر، ڪوانٽم ٽنلنگ، شروڊنگر جي ٻلي، ڊيراڪ مساوات، ڦيرو، موج فنڪشن، موجي ميڪانيات، موج-ذرّي جي دوئيت، صفر پوائنٽ توانائي، پالي ايڪسڪلوزن اصول، هائيزنبرگ غير يقيني جو اصول |
ريليٽيويٽي | خاص نسبت، عام نسبت، آئنسٽائن جي فيلڊ مساواتون | آئن اسٽائن مينيفولد مساوات جو اصول، چار رفتار، چار ویکٹر، نسبتيت جو عام اصول، جيوڊيسڪ حرڪت، ڪشش ثقل، ڪشش ثقل جو ميدان، حوالن جو اندروني فريم تڪرار، ڊگھائي پروبلم، لورينزيئن مينيفولد، لورينز تبديلي، ماس-توانائي جي مساوات، ميٽرڪ ٽينسر، منڪووسڪي ڊراگرام، منڪووسڪي خلا، نسبت جو اصول، پراپر ڊگھائي، پراپر وقت، حوالو فريم، ريسٽ توانائي، ريسٽ ماس، هڪجهڙائي جي نسبت، اسپيس ٽائم، نسبتيت جو خاص اصول، روشنيءَ جي رفتار، دٻاءُ-توانائي ٽينسر، وقت جو ڦيرو. |