물리학의 정의 및 주된 분야 알아보기

물리학을 어떻게 정의할 수 있는가?

종종 물리학은 물질과 그것들의 운동을 관장하는 상호작용의 기본적인 본질을 공부하는 과학으로 정의된다.

 

물리학은 모든 과학 중에서 가장 근본적이다. 물리학의 원리들과 이론들은 화학, 생물학 등 다른 과학들과 관여된 근본적인 상호작용들을 원자, 혹은 분자 수준에서 설명하는데 사용된다. 예를 들어 현대화학은 어떻게 원자들이 결합하여 분자를 이루는가를 설명하는데 물리학의 양자역학 이론을 사용한다.

 

 

 

 

양자역학은 20세기 초 주로 물리학자들에 의해 발달하였으나 그 과정에서 화학자들과 화학적 지식들도 중요한 역할을 하였다. 처음에 물리학에서 도입된 에너지의 개념은 지금은 화학, 생물학 등 다른 과학에서도 폭넓게 쓰이고 있다.
종종 과학의 일반적인 영역을 생명과학과 물질과학으로 나눈다. 생명과학은 생물학의 여러 분야와 살아 있는 생물들을 다루는 건강과 관련된 학문들을 포함한다.

 

물질과학은 생물과 무생물에 있어서 물질의 거동을 다룬다. 물질과학은 물리학은 물론이고 화학, 지구과학, 천문학, 해양 학, 기상학 등을 포함한다. 물리학은 모든 물질과학의 기본을 이룬다.

물리학은 또한 가장 정량적인 과학으로 간주된다. 물리학은 이론을 전개하고 검증하는 데에 상당한 수학과 수치적 측정을 사용한다. 이런 측면은 물리학의 모형과 착상들이 다른 과학들에 서보다도 훨씬 간단하고 명확하게 기술될 수 있음에도 불구하고, 학생들이 물리학에 접근하는 것을 어렵게 만들었다.

 

수학은 다른 어떤 수단보다도 간결하고 정확한 기술을 가능하게 해주는 간결하고 치밀한 언어이다.

 

역학	힘과 운동에 관한 연구
열역학	온도, 열, 에너지에 관한 연구
전자기학	전기력, 자기력, 전류에 관한 연구
광학	빛에 관한 연구
원자물리학	원자들의 구조와 거동에 관한 연구
핵물리학	원자의 핵에 관한 연구
입자물리학	쿼크 등 소립자에 관한 연구
응집물질물리학	고체와 액체 상태의 물질에 관한 연구

 

물리학의 주된 분야들이 열거 되어있다. 힘들의 영향 아래서 물체의 운동을 다루는 역학은 일반화된 이론으로 제안된 최초의 분야였다. 

 

17세기 후반에 발달한 뉴턴의 역학 이론은 수학을 폭넓게 사용한 최초의 성숙한 물리학 이론이었다. 그것은 나중에 발달하여 물리학 이론들의 전형이 되었다.

역학, 열역학, 전자기학, 광학 분야들은 그 이후에도 계속 진보되고 있지만 20세기 초까지도 꾸준히 발달하여 현 상황에서는 상당히 발전하였다. 이 분야 들은 때때로 고전물리학으로 분류된다.

 

원자물리학, 핵물리학, 입자물리학, 응집물질물리학 분야들은 모두 부분적으로는 물리학의 현대적 실용 분야들이긴 하지만 종종 현대물리학이라는 이름으로 분류된다. 현대물리학으로 구별되는 원자물리학, 핵물리학, 입자물리학, 응집물질물리학 분야들이 모두 20세기에서 나타났다는 것과 그전에는 그런 연구가 단지 초보 수준에 머물렀다는 것에 근거한다. 이에 더하여 최근에는 생물물리학, 지구물리학, 천체물리학 등 융합 학문 분야들도 있다.

레이저 (laser)의 발명은 광학 분야에서 급속한 진보를 야기한 매우 중요한 요소였다. 적외선 카메라의 발달은 열역학과 관련하여 건물로부터의 열 흐름을 연구하는 데 필요한 도구를 제공하였다. 가정용 컴퓨터, 전자계산기 등 많은 가전제품을 쉽게 발견할 수 있는 데서 느낄 수 있듯이 전자제품 소비의 급성장은 응집물질물리학의 발달로 가능하게 되었다.

 

입자물리학자들은 소립자들이 고에너지 충돌을 할 때의 상호작용을 연구하기 위해 입자가속기를 사용한다. 과학과 기술은 서로 의존 하면서 발전한다. 전기, 역학, 핵 등 그 기술적 전공 분야가 무엇이든 간에 물리학은 기술자들의 교육과 작업에 중요한 역할을 한다. 실제로 물리학 학위를 갖고 있는 사람들이 산업현장에서 기술자로 고용되는 경우가 자주 있다.

 

물리학과 공학, 또는 연구와 개발 사이의 경계는 매우 불분명하다. 물리학자들은 일반적으로 현상들을 근본적으로 이해하는 데 관심이 있고 기술자들은 그런 이해들을 실제의 작업과 생산에 적용하는 데에 관심이 있다. 하지만 이 두 기능은 자주 겹쳐진다.

마지막 포인트로 물리학이 재미있다는 것을 들 수 있다. 어떻게 자전거가 쓰러지지 않고 갈 수 있는지, 또는 어떻게 무지개가 만들어지는지를 이해하는 것은 모든 사람에게 흥미로운 것이다. 우주가 어떻게 돌아가는지에 대한 직관을 얻는 데서 오는 전율은 어떤 수준에서도 경험할 수가 있다. 이런 점에서 우리는 모두 물리학자가 될 수 있다.

 

물리학은 물질과 그들 사이 기본적인 상호작용의 원리에 대한 연구이다. 물리학은 가장 근본적인 과학이다. 많은 다른 과학들이 물리학적 원리들을 기반으로 한다.

 

주된 물리학 분야는 역학, 전자기학, 광학, 열역학, 원자, 중성자, 소립자 및 핵물리학, 입자물리학, 그리고 응집물질물리학이다. 물리학이 공학과 기술에 있어 중요한 역할을 하지만 물리학의 진정한 재미는 우주 전체를 이해하는 데에 있다.

 

물리학의 영역은 생물학, 화학, 지구과학, 또는 다른 어떤 과학이 아니라 이렇게 나열한 과학들의 경계선 어디에 두는 것을 말하는 것이 합리적이다. 그러나 그 경계는 정확할 수 없으며, 모든 사람을 만족시킬 수 있는 물리학의 정의 또한 불가능하다.

 

물리학이 무엇이고 무엇을 하는지에 대한 감을 주는 가장 쉬운 방법은 물리학의 분야들을 열거하고 그에 해당되는 내용들을 깊고 심도 있게 조사해 보는 것이 좋을 것이다. 물리학은 어디에나 있고 우리의 생활에 항상 필요하다.