1.0: Utangulizi wa Sayansi na Ufalme wa Fizikia, Kiasi cha kimwili, na vitengo

Je, ni majibu yako ya kwanza wakati unasikia neno “fizikia”? Je, umefikiria kufanya kazi kwa njia ya equations ngumu au kukariri fomula ambazo zinaonekana kuwa hazina matumizi halisi katika maisha nje ya darasani fizikia? Watu wengi huja kwenye somo la fizikia kwa hofu kidogo. Lakini unapoanza utafutaji wako wa somo hili pana, unaweza kuja kutambua kwamba fizikia ina jukumu kubwa zaidi katika maisha yako kuliko ulivyofikiri kwanza, bila kujali malengo yako ya maisha au uchaguzi wa kazi.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Galaxies ni kubwa kama atomi ni ndogo. Hata hivyo sheria hizo za fizikia zinaelezea wote wawili, na wengine wote wa asili-dalili ya umoja wa msingi katika ulimwengu. Sheria za fizikia ni ya kushangaza chache kwa idadi, ikimaanisha unyenyekevu wa msingi kwa utata wa asili wa dhahiri. (mikopo: NASA, JPL-Caltech, P. Barmby, Kituo cha Harvard-Smithsonian cha Astrofizikia)

Kwa mfano, angalia picha hapo juu. Picha hii ni ya Galaxy ya Andromeda, ambayo ina mabilioni ya nyota binafsi, mawingu makubwa ya gesi, na vumbi. Galaksi mbili ndogo pia zinaonekana kama matangazo angavu ya bluu nyuma. Katika miaka ya nuru milioni 2.5 kutoka duniani, galaxi hii ni iliyo karibu zaidi na galaxi yetu wenyewe (inayoitwa Milky Way). Nyota na sayari zinazounda Andromeda zinaweza kuonekana kuwa ni jambo la mbali zaidi kutoka kwa watu wengi, maisha ya kila siku. Lakini Andromeda ni mwanzo mzuri wa kufikiri juu ya nguvu zinazoshikilia ulimwengu. Vikosi vinavyosababisha Andromeda kutenda kama inavyofanya ni vikosi sawa tunavyoshindana navyo hapa duniani, iwe tunapanga kutuma roketi kwenye nafasi au tu kuinua kuta kwa nyumba mpya. Mvuto huohuo unaosababisha nyota za Andromeda kuzunguka na kuzunguka pia husababisha maji kutiririka juu ya mabwawa ya hydroelectric hapa duniani. Usiku wa leo, kuchukua muda wa kuangalia juu katika nyota. Majeshi huko nje ni sawa na yale hapa duniani. Kupitia utafiti wa fizikia, unaweza kupata ufahamu mkubwa wa ushirikiano wa kila kitu tunachoweza kuona na kujua katika ulimwengu huu.

Fikiria sasa kuhusu vifaa vyote vya teknolojia ambavyo unatumia mara kwa mara. Kompyuta, simu za smart, mifumo GPS, wachezaji MP3, na radio satellite inaweza kuja akilini. Kisha, fikiria juu ya teknolojia ya kisasa ya kusisimua zaidi ambayo umesikia juu ya habari, kama vile treni zinazotembea juu ya nyimbo, “nguo zisizoonekana” ambazo hupiga mwanga karibu nao, na robots microscopic zinazopigana na seli za saratani katika miili yetu. Yote ya maendeleo haya groundbreaking, kawaida au ajabu, kutegemea kanuni za fizikia. Mbali na kucheza jukumu kubwa katika teknolojia, wataalamu kama vile wahandisi, marubani, madaktari, wataalamu wa kimwili, umeme, na watayarishaji wa kompyuta hutumia dhana za fizikia katika kazi zao za kila siku. Kwa mfano, majaribio lazima aelewe jinsi nguvu za upepo zinavyoathiri njia ya kukimbia na mtaalamu wa kimwili lazima aelewe jinsi misuli katika mwili inakabiliwa na nguvu wanapohamia na kuinama. Kama utakavyojifunza katika maandishi haya, kanuni za fizikia zinahamasisha teknolojia mpya, za kusisimua, na kanuni hizi zinatumika katika kazi mbalimbali.

Katika maandishi haya, utaanza kuchunguza historia ya utafiti rasmi wa fizikia, kuanzia na falsafa ya asili na Wagiriki wa kale, na kuongoza kupitia mapitio ya Sir Isaac Newton na sheria za fizikia zinazobeba jina lake. Wewe pia kuletwa kwa viwango wanasayansi kutumia wakati wao kujifunza kiasi kimwili na kuhusiana mfumo wa vipimo wengi wa jamii ya kisayansi hutumia kuwasiliana katika lugha moja hisabati. Hatimaye, utajifunza mipaka ya uwezo wetu wa kuwa sahihi na sahihi, na sababu wanasayansi kwenda urefu wa maumivu kuwa wazi iwezekanavyo kuhusu mapungufu yao wenyewe.