Cabang fizik klasik, moden dan kontemporari: penjelasan lengkap

Fizik ialah sains tepatFizik teori dan eksperimen yang mengkaji sifat-sifat jirim, tenaga, masa dan ruang, serta interaksi antara semua elemen iniIa bergantung pada pemerhatian, perumusan hipotesis dan pengesahan eksperimen untuk membina model yang menggambarkan dan meramalkan fenomena semula jadi setepat mungkin.

Salah satu ciri penting fizik ialah ia mencari ketepatan dalam kesimpulan mereka dan bahawa ini menjadi boleh disahkan melalui eksperimen yang boleh dihasilkan semulaDengan cara ini, mana-mana penyelidik, di mana sahaja, boleh mengesahkan keputusan dengan mengikuti prosedur yang sama. Tambahan pula, fizik menggunakan bahasa matematik yang teliti untuk menyatakan hukum yang menggambarkan realiti, membolehkan ramalan kuantitatif yang sangat tepat.

Fizik menerangkan fenomena semula jadi melalui hukum, dengan memberi tumpuan terutamanya kepada proses-proses yang Mereka tidak mengubah struktur molekul dalaman. jasad (iaitu, tanpa terus membincangkan transformasi kimia, yang merupakan subjek utama kimia). Walaupun begitu, terdapat hubungan rapat antara fizik dan kimia, terutamanya dalam bidang seperti kimia fizikal, yang mana jirim dan tenaga dikaji dengan menggabungkan konsep daripada kedua-dua disiplin.

Ia berkait rapat dengan matematik, kerana ia bergantung padanya. untuk menyatakan kajian tentang realiti yang membimbangkannya. Hubungan ini begitu mendalam sehingga, dalam banyak kes, kemajuan matematik telah membuka jalan baharu untuk memahami alam semesta fizikal, dan sebaliknya, masalah yang ditimbulkan oleh fizik telah memberi inspirasi kepada perkembangan cabang matematik yang baharu.

Tambahan pula, fizik merangkumi kimia, biologi, elektronik dan banyak sains semula jadi dan gunaan yang lain dalam bidang pengajiannya, bukan kerana ia menggantikannya, tetapi kerana Ia menyediakan kerangka hukum asas yang menjelaskan fenomena yang diperhatikan oleh disiplin-disiplin ini. Oleh itu, biofizik berkaitan dengan sistem hidupan dari sudut pandangan fizikal, geofizik mengkaji Bumi menggunakan prinsip-prinsip fizikal dan astrofizik mengaplikasikan fizik untuk mengkaji jasad-jasad angkasa.

Fizik mengkaji fenomena jirim, mendasarkan teorinya, pada peringkat pertama, pada mekanik klasik, dari mana hukum yang mengawal gerakan dianalisis; dalam elektrodinamik klasik untuk kajian cas elektromagnet; dalam termodinamik untuk kajian haba dan pelbagai bentuk tenaga; dalam mekanik kuantumItu belajar alam pada skala ruang kecil (atom, elektron, zarah subatom); dan dalam statistik untuk mengkaji frekuensi dan kebarangkalian berlakunya fenomena fizikal, terutamanya apabila sejumlah besar zarah terlibat, seperti yang berlaku dalam gas atau dalam sistem kompleks.

Cabang-cabang utama fizik mengikut perkembangan sejarahnya

Untuk kajian realiti, fizik biasanya disusun menjadi blok sejarah dan konseptual yang besar yang membolehkan kita memahami bagaimana pengetahuan saintifik telah berkembang. Secara tradisinya, tiga cabang atau peringkat utama dibezakan, yang wujud bersama dan saling melengkapi antara satu sama lain pada hari ini:

• Fizik klasik
• Fizik moden
• Fizik kontemporari

Setiap perspektif ini memberi tumpuan kepada julat ciri kelajuan, tenaga dan saiz. Fizik klasik mendominasi dunia makroskopik harian; fizik moden mengembangkan kerangka kerja kepada alam atom dan subatom dan kelajuan yang menghampiri cahaya; dan fizik kontemporari memberi tumpuan kepada sistem kompleks, fenomena tak linear dan proses yang jauh daripada keseimbangan.

Apa yang dianggap sebagai fizik klasik?

Ia dipanggil fizik klasik kepada set teori, model dan hukum yang dirumuskan sebelum kemunculan mekanik kuantum dan penyatuan lengkap teori relativiti. Iaitu, ia merangkumi fizik yang dibangunkan terutamanya daripada karya Galileo Galilei, Isaac Newton, dan saintis lain yang kemudian, yang menggambarkan tingkah laku jasad dalam dunia makroskopik pada kelajuan yang jauh lebih rendah daripada cahaya.

Ia juga biasa dipanggil Fizik Newtonian Kerana ia sangat bergantung pada hukum gerakan Newton dan graviti universal. Hukum-hukum ini menyediakan kerangka kerja yang koheren untuk menjelaskan segala-galanya daripada jatuhnya sebiji epal ke orbit planet-planet, mengukuhkan pandangan alam semesta sebagai mekanisme luas yang dikawal oleh hukum yang jelas dan deterministik.

Secara praktikalnya, fizik klasik mengkaji fenomena yang telah kelajuan lebih kecil daripada kelajuan cahaya dan yang Skala ruang lebih besar daripada saiz atom dan molekulIni merangkumi segala-galanya daripada pergerakan kenderaan dan mesin hinggalah aliran sungai, penyebaran bunyi di udara atau kelakuan gas di dalam bekas.

Satu lagi cara untuk menggambarkan fizik klasik adalah dengan mengatakan bahawa ia dianggap, sebahagian besarnya, sebagai teori deterministikKeadaan masa depan sistem tertutup boleh diramalkan sepenuhnya jika keadaan semasanya (kedudukan, kelajuan, daya yang bertindak ke atasnya, dll.) diketahui dengan tepat, sentiasa dalam keadaan kesahan model.

Dalam fizik klasik, perbezaan biasanya dibuat antara:

• Fizik Newtonian Klasik (pra-relativistik)berdasarkan hukum Newton dan konsep ruang dan masa mutlak dan bebas.
• Fizik klasik relativistik: memperkenalkan idea-idea kerelatifan khas untuk fenomena dengan kelajuan tinggi tetapi tanpa memasuki penerangan kuantum jirim. Dalam banyak konteks teknikal, ia juga dianggap klasik selagi kesan kuantum pada skala atom atau subatom tidak ditangani.

Apakah yang dikaji oleh fizik klasik?

Fizik klasik memberi tumpuan kepada kajian tentang:

• Pergerakan jasad makroskopik (kenderaan, mesin, planet, projektil) pada kelajuan yang jauh lebih rendah daripada cahaya.
• Interaksi daya seperti graviti, daya elastik, geseran atau daya memusat, yang menentukan trajektori dan perubahan gerakan.
• Penyebaran gelombang mekanikal seperti bunyi dalam media bahan yang berbeza.
• Tingkah laku bendalir (gas dan cecair) dalam keadaan bergerak atau pegun, termasuk tekanan, kadar aliran, pergolakan dan aliran.
• Fenomena terma, haba, suhu dan bentuk tenaga makroskopik.
• Elektrik dan kemagnetan klasikmenerangkan medan dan arus tanpa perlu, pada mulanya, menggunakan konsep kuantum.

Secara keseluruhannya, fizik klasik ternyata penting untuk kejuruteraanSeni bina, pembinaan, reka bentuk mesin, akustik gunaan, optik tradisional dan senarai panjang aktiviti teknologi harian.

Perbezaan antara fizik klasik dan fizik moden

Apabila membandingkan fizik klasik dengan fizik moden, perbezaan yang ketara diperhatikan dalam cara fenomena fizikal didekati dan dalam skala sistem yang dikaji. Fizik moden timbul daripada menggabungkan mekanik kuantum dan teori relativitiIni memaksa kajian semula beberapa prinsip fizik klasik yang dianggap universal.

Beberapa perbezaan utama antara kedua-dua perspektif tersebut adalah seperti berikut:

• Julat kelajuanFizik klasik memberi tumpuan kepada kelajuan yang jauh lebih rendah daripada cahaya, manakala fizik moden, dengan kerelatifan, menggabungkan fenomena yang berlaku pada kelajuan hampir dengan kelajuan cahaya.
• Skala kajianFizik klasik menerangkan sistem makroskopik seperti planet, mesin, bendalir atau struktur; fizik moden berorientasikan kepada skala mikroskopik dan subatom, menganalisis atom, elektron, foton dan zarah asas.
• DeterminismeFizik klasik menganggap sistem sebagai penentudi mana masa depan sepenuhnya disimpulkan daripada masa kini. Fizik moden, terutamanya mekanik kuantum, memperkenalkan ketidakpastian dan kebarangkalian sebagai elemen asas apabila menggambarkan keadaan sesuatu sistem.
• Ruang dan masaDalam fizik klasik, ruang dan masa adalah magnitud bebas dan mutlakDalam fizik relativistik moden, ruang dan masa bergabung menjadi ruang masa, dan ukurannya bergantung pada pemerhati dan kelajuan ia bergerak.
• Huraian interaksiFizik klasik menerangkan fenomena seperti graviti, elektrik, dan kemagnetan tanpa perlu memperkenalkan zarah pembawa interaksi; fizik moden menyelidiki interaksi dengan lebih mendalam melalui medan dan zarah (contohnya, foton, boson dan zarah lain dalam Model Piawai).
• Aplicaciones típicasFizik klasik diaplikasikan dengan kejayaan yang besar dalam kejuruteraan, mekanik, pembinaan, akustik, optik tradisional dan kebanyakan teknologi harian. Fizik moden terutamanya digunakan dalam elektronik canggih, tenaga nuklear, semikonduktor, fizik zarahkosmologi dan teknologi canggih.

Cabang fizik klasik

Fizik klasik merangkumi pelbagai disiplin ilmu dan objektif utamanya adalah kajian tentang fenomena yang mempamerkan kelajuan kurang daripada kelajuan cahaya dan ia menunjukkan diri mereka pada skala makroskopik. Cabang-cabang ini kekal asas hari ini, baik dalam sains asas mahupun dalam pelbagai teknologi.

Antara cabang fizik klasik yang paling penting ialah:

• mekanik klasik
• Termodinamik
• Elektromagnetisme (elektrik dan kemagnetan klasik)
• Optik
• Akustik
• Mekanik bendalir atau dinamik bendalir

Setiap disiplin ini mengkaji jenis fenomena tertentu, walaupun dalam praktiknya ia sering saling berkaitan. Contohnya, reka bentuk enjin pembakaran dalaman melibatkan mekanikal, termodinamik y mekanik bendalirsementara membangunkan sistem bunyi profesional memerlukan penguasaan akustik y elektromagnetisme.

mekanik klasik

Mekanik klasik ialah sains yang mengkaji Hukum gerakan NewtonIni merujuk kepada tingkah laku jasad fizikal makroskopik dalam keadaan rehat dan bergerak pada kelajuan yang jauh lebih rendah daripada kelajuan cahaya. Ia menganalisis bagaimana daya bertindak ke atas jasad dan bagaimana daya ini menyebabkan perubahan dalam keadaan gerakannya.

Kedua-dua mekanik klasik dan fizik klasik pada umumnya didasarkan pada undang-undang Newton, terutama pada hukum pergerakan jasad di alam semesta (inersia, perkadaran antara daya dan pecutan, dan tindakan-tindak balas). Hukum-hukum ini membolehkan kita menerangkan segala-galanya daripada gerakan pendulum hingga trajektori satelit mengelilingi Bumi.

Dalam mekanik klasik, dua pendekatan utama boleh dibezakan:

• Mekanik vektorPendekatan ini berdasarkan secara langsung kepada hukum Newton, menggunakan vektor untuk mewakili kuantiti seperti daya, halaju dan pecutan. Ia merupakan pendekatan yang paling intuitif dan paling biasa digunakan dalam masalah kejuruteraan dan teknologi.
• Mekanik AnalisisIa menggunakan formulasi matematik yang lebih abstrak (mekanik Lagrangian dan Hamiltonian) untuk menggambarkan gerakan. Pendekatan ini amat berguna dalam sistem kompleks dengan pelbagai darjah kebebasan dan meletakkan asas untuk perkembangan fizik teori selanjutnya.

Antara aplikasi praktikal mekanik klasik termasuk:

• Kejuruteraan mekanikaluntuk mereka bentuk mekanisme, struktur dan mesin yang boleh menahan daya dan berfungsi dengan selamat.
• Ramalan trajektori dalam sukan, balistik dan navigasi, mengira sudut dan kelajuan optimum.
• Pengiraan orbit satelit dan kenderaan angkasa lepas dalam keadaan di mana pendekatan klasik masih sah.

Termodinamik

Termodinamik ialah sains yang berkaitan dengan penerangan tentang keadaan keseimbangan termodinamik pada tahap makroskopik. Ia mengkaji interaksi antara haba dan bentuk tenaga lain, serta transformasi tenaga yang berlaku dalam sistem fizikal.

Pembolehubah utama yang digunakannya untuk menggambarkan situasi yang berbeza ialah suhu, yang tekanan, The volumen dan bilangan tahi lalat sesuatu bahan. Daripada magnitud ini, hukum seperti pemuliharaan tenaga (hukum termodinamik pertama) dan kecenderungan semula jadi untuk meningkatkan gangguan atau entropi (hukum kedua) dirumuskan.

Ia difahami oleh keseimbangan haba Keseimbangan terma ialah keadaan di mana suhu dua jasad yang pada mulanya mempunyai suhu yang berbeza menjadi sama. Sebaik sahaja suhu tersebut sama, aliran haba di antara mereka terhenti, dan kedua-dua jasad mencapai keadaan ini.

Satu contoh klasik bagi konsep ini ialah penggunaan termometerTermometer ialah alat yang menentukan suhunya sendiri. Untuk menentukan suhu jasad atau bahan lain, kedua-duanya diletakkan bersentuhan sehingga mencapai keseimbangan terma. Memandangkan dalam keseimbangan terma, kedua-dua jasad dan termometer berada pada suhu yang sama, bacaan termometer juga akan menjadi suhu badan yang dibandingkan.

Kajian tentang bagaimana sistem bertindak balas terhadap perubahan dalam persekitarannya berguna dalam pelbagai cabang sains dan kejuruteraan. Termodinamik memainkan peranan penting dalam reka bentuk enjin, peti sejuk, loji janakuasa dan dalam hampir mana-mana proses perindustrian di mana tenaga dan jirim diubah.

Berikut adalah beberapa aplikasi termodinamik:

• Dalam kejuruteraan bahan mereka berlari pemindahan haba dan tenaga kepada bahan mentah untuk pembuatan bahan baharu. Contohnya ialah proses pembakaran suhu tinggi sekeping seramik, yang sifat akhirnya (kekerasan, rintangan, warna) akan bergantung pada suhu dan masa ia telah dikenakan.
• Pada peringkat perindustrian, proses seperti pempasteuran dan pembuatan keju dan mentega melalui pemindahan haba terkawal, untuk menjamin keselamatan makanan dan sifat organoleptik produk.
• Dalam industri keluliPelbagai jenis keluli diperoleh dengan menggabungkan pelbagai bahan dalam relau suhu yang sangat tinggi, dengan berhati-hati mengawal komposisi dan kitaran terma.
• Dalam penjanaan tenagaLoji janakuasa terma, nuklear atau kitaran gabungan adalah berdasarkan kitaran termodinamik (seperti kitaran Carnot, Rankine atau Brayton) untuk menukar haba kepada kerja mekanikal dan, seterusnya, kepada tenaga elektrik.

Elektromagnetisme

Fenomena elektrik dan magnet dikaji dan disatukan menjadi satu teori melalui elektromagnetisme. Michael Faraday dan James Clerk Maxwell Mereka merupakan eksponen besar pertama bagi asasnya, menunjukkan bahawa elektrik, kemagnetan, dan cahaya adalah sebahagian daripada fenomena fizikal yang sama.

Elektromagnetisme adalah berdasarkan Persamaan pembezaan empat vektor MaxwellPersamaan-persamaan ini mengaitkan medan elektrik dan magnet dengan sumber bahan masing-masing (cas dan arus elektrik). Persamaan-persamaan ini menunjukkan, antara lain, bahawa medan elektrik yang berubah mengikut masa menghasilkan medan magnet, dan sebaliknya, yang menjelaskan perambatan gelombang elektromagnet.

Teori elektromagnetik merangkumi arus elektrik, yang polarisasi elektrik dan polarisasi magnetikFenomena fizikal makroskopik yang melibatkan cas elektrik semasa pegun dan bergerak, serta kesan medan magnet dan elektrik ke atas bahan cecair, pepejal dan gas, merupakan subjek penerangan dalam elektromagnetisme.

Contoh penggunaan elektromagnetisme setiap hari jelas kelihatan dalam motor elektrik dan penjanayang merupakan peranti yang digunakan untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik atau sebaliknya.

• Ia dipanggil penjana, alternator atau dinamo kepada peranti yang menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.
• Ia dipanggil motor elektrik kepada peranti yang menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal yang berguna.

Satu lagi contoh klasik elektromagnetisme ialah kompasPergerakan jarumnya adalah berdasarkan prinsip magnet yang berkaitan dengan kutub Bumi dan interaksi antara medan magnet Bumi dan magnet kompas. Di samping itu, prinsip elektrik dan magnet mudah terlibat, yang membolehkan jarum diorientasikan dalam arah utara-selatan.

Selain peranti ini, elektromagnetisme adalah asas teknologi seperti komunikasi tanpa wayar (radio, televisyen, telefon bimbit), yang transformer dan talian penghantaran tenaga, yang alat elektronik (litar bersepadu, komputer) dan sistem Diagnostik perubatan seperti resonans magnetik nuklear.

Optik

Optik merupakan cabang fizik yang berkaitan dengan kajian tentang sinaran elektromagnet dalam julat cahaya, sifat-sifatnya dan interaksinya dengan jirim, dengan penekanan khusus pada perambatan, pantulan, pembiasan dan fenomena gangguan dan pembelauan.

Dari sudut pandangan persepsi manusia, cahaya ialah julat panjang gelombang elektromagnet yang dapat dikesan oleh mata manusia, dan optiklah yang menangani analisisnya. Walau bagaimanapun, bidang optik moden juga meliputi panjang gelombang yang tidak kelihatan, dengan memanfaatkan prinsip yang serupa.

Optik fizikal berorientasikan ke arah penemuan dan aplikasi fenomena baharuBerdasarkan ini, para penyelidik menggunakan dan membangunkan sumber cahaya merentasi spektrum elektromagnet, daripada laser berkuasa tinggi kepada diod pemancar cahaya (LED) bertenaga rendah.

Optik telah memberi impak yang besar kepada instrumentasi saintifik (mikroskop, teleskop, spektrometer), dalam komunikasi (gentian optik, sistem penghantaran data) dan dalam metrologi (pengukuran jarak, masa dan pemalar fizikal yang tepat). Ia juga penting dalam optik pembetulan dan perubatan, seperti cermin mata, kanta lekap dan peranti pembedahan berasaskan laser.

Akustik

Akustik merupakan cabang fizik yang berkaitan dengan kajian tentang gelombang mekanikal merambat melalui jirim dalam mana-mana keadaannya (pepejal, cecair atau gas), menggunakan model fizikal dan matematik. Ia memberi tumpuan kepada bunyi, infrabunyi dan ultrasound, menganalisis bagaimana gelombang ini dihasilkan, merambat dan dirasakan.

Akustik mengkaji segala-galanya yang berkaitan dengan penghasilan, penghantaran, penyimpanan, persepsi dan pembiakan bunyiAplikasi teknologi akustik dibincangkan oleh apa yang dipanggil kejuruteraan akustik, yang terlibat dalam reka bentuk dewan konsert, studio rakaman, sistem audio, penebat bunyi dalam bangunan dan banyak penyelesaian praktikal yang lain.

Contoh fizik akustik termasuk:

1. Peranti elektronik untuk menjadikan komunikasi lebih berkesan, seperti pembesar suara, fon kepala, telefon dan sistem siar awam.
2. Aplikasi perubatan berasaskan ultrasoundyang telah berkesan dalam menghasilkan imej tubuh manusia (ultrasound) dan dalam prosedur terapeutik yang menggunakan gelombang ultrasonik berintensiti tinggi.
3. Mikrofon, yang menukar gelombang bunyi kepada isyarat elektrik untuk rakaman, amplifikasi atau penghantaran.

Akustik juga meliputi bidang seperti akustik muzik (kajian tentang alat muzik, timbre dan skala), psikoakustik (persepsi bunyi oleh sistem pendengaran manusia) dan akustik alam sekitar (kawalan bunyi dan pencemaran bunyi di kawasan bandar dan perindustrian).

Dinamik bendalir atau mekanik bendalir

Mekanik bendalir, atau dinamik bendalir, ialah sub-cabang mekanik kontinum yang berkaitan dengan kajian pergerakan bendalir (cecair dan gas) dan daya yang menyebabkannya. Ia menganalisis kedua-dua bendalir dalam keadaan pegun (statik bendalir) dan bendalir dalam gerakan (dinamik bendalir), dengan mengambil kira kesan seperti kelikatan, tekanan, halaju aliran dan pergolakan.

Dalam kejuruteraan kimia, kejuruteraan awam, kejuruteraan industri, aeronautik, meteorologi, pembinaan tentera laut dan oseanografiAplikasi mekanik bendalir adalah sangat penting. Ia membolehkan reka bentuk paip, pam, sayap kapal terbang, badan kapal, rangkaian pengagihan air, sistem pengudaraan dan ramalan cuaca.

Antara konsep utama dalam mekanik bendalir ialah:

• Tekanan dan kadar aliran, yang berkaitan melalui prinsip seperti Bernoulli.
• Rejim aliran laminar dan turbulen, yang menerangkan jenis gerakan bendalir mengikut kelajuan dan kelikatannya.
• Kelikatan, yang mengukur rintangan dalaman bendalir terhadap aliran, faktor penentu dalam proses pengangkutan dan pencampuran.

Fizik moden

Fizik moden muncul apabila batasan fizik klasik menjadi jelas dalam percubaannya untuk menjelaskan fenomena yang berkaitan dengan kelajuan yang sangat tinggi dia skala yang sangat kecil, seperti atom dan zarah subatom. Cabang ini, juga dipanggil dalam banyak konteks fizik kuantum (walaupun fizik moden juga merangkumi kerelatifan), adalah berdasarkan Teori kuantum dan dalam teori relativiti.

Perkembangan fizik moden telah disatukan dengan cadangan kuantisasi tenaga, dirumuskan untuk menjelaskan sinaran jasad hitam, dan dengan sumbangan berikutnya yang menunjukkan bahawa tenaga tidak ditukar secara berterusan, tetapi dalam unit kecil yang dipanggil berapa banyakIdea ini telah dikemukakan pada tahun 1900 oleh Max Planck (1858-1947) dan diperkukuhkan oleh Albert Einstein pada tahun 1905 ketika menjelaskan kesan fotoelektrik; menjelang tahun 1920-an istilah itu telah disatukan mekanik kuantum untuk menerangkan teori-teori baharu ini.

Kemudian, ia dipanggil mekanik kuantum kepada cabang fizik yang berkaitan dengan fenomena yang berlaku kelajuan hampir dengan kelajuan cahaya (dalam kombinasi dengan kerelatifan) atau yang mana skala ruang adalah daripada susunan atom dan molekulMekanik kuantum menerangkan tingkah laku zarah seperti elektron, proton, neutron, foton dan banyak lagi, memperkenalkan prinsip-prinsip seperti prinsip ketidakpastian dan dualiti gelombang-zarah.

Fizik moden mengkaji ciri-ciri, tingkah laku dan sinaran zarah pada tahap atom dan subatomAntara pencapaiannya ialah penjelasan tentang spektrum pancaran atom, struktur ikatan kimia, pengaliran elektrik dalam pepejal, kesan fotoelektrik dan pelbagai lagi yang menyokong sebahagian besar teknologi elektronik hari ini.

Mekanik kuantum, bersama-sama dengan teori relativiti, membentuk apa yang kini kita panggil fizik modenKonsep-konsepnya adalah asas untuk memahami:

• Semikonduktor dan peranti elektronik, seperti transistor, diod dan litar bersepadu.
• Tenaga nuklear dan proses pembelahan dan gabungan.
• fizik zarah, yang mengkaji zarah-zarah asas dan daya asas alam semula jadi.
• Kosmologi fizikal, yang mengkaji asal usul, struktur dan evolusi berskala besar alam semesta.

Fizik kontemporari

Fizik kontemporari mewakili cabang pengetahuan fizikal yang paling terkini dan maju. Permulaannya terletak pada zaman apabila, selepas penyatuan teori kuantum dan relativistik, fenomena dan sistem yang lebih kompleks yang tidak dapat digambarkan oleh model linear mudah mula dikaji.

Fizik kontemporari berkaitan dengan kajian tentang kerumitan alam semula jadi, fenomena pada skala nanoskopik dan proses di luar keseimbangan termodinamikKategori ini merangkumi, antara lain, bidang-bidang teori huru-hara dan gelora, yang menggambarkan sistem yang sangat sensitif terhadap keadaan awal dan dengan tingkah laku yang nampaknya tidak dapat diramalkan.

Antara tema ciri fizik kontemporari ialah:

• Teori huru-haraIa memberi tumpuan kepada kajian sistem fizikal yang kompleks dan dinamik, menggunakan persamaan pembezaan dan alat matematik yang canggih. Ia membolehkan kita memahami fenomena meteorologi, dinamik populasi, ayunan tak linear dan banyak sistem di mana variasi awal yang kecil menghasilkan perubahan besar dalam evolusi sistem.
• Nanoteknologi dan fizik jirim pekat, yang mengkaji bahan dan struktur pada skala nanoskopik, yang menimbulkan sifat-sifat baru seperti superkonduktiviti, kemagnetan berskala kecil atau bahan pintar.
• Sistem di luar keseimbangandi mana termodinamik keseimbangan klasik tidak mencukupi dan pendekatan baharu diperlukan untuk menggambarkan aliran tenaga, organisasi kendiri dan fenomena tidak dapat dipulihkan.

Hasil daripada fizik kontemporari, bidang penyelidikan baharu telah dibuka, bermula daripada reka bentuk bahan canggih dan peranti kuantum sehingga kajian tentang sistem biologi kompleks, termasuk analisis terperinci iklim global dan dinamik plasma dalam konteks astrofizik dan teknologi.

Ketahui cabang fizik klasik dan hubungannya dengan fizik moden dan kontemporari membolehkan kita lebih memahami bagaimana sains semula jadi distrukturkan dan mengapa, meskipun terdapat kemajuan yang hebat, hukum dan model klasik kekal sebagai alat penting untuk menggambarkan dunia di sekeliling kita dan untuk membangunkan penyelesaian teknologi dalam pelbagai bidang.