Ana Kuramlar

Ana kuramlar; Klasik mekanik, Termodinamik, Elektromanyetizma, Görelilik, Kuantum mekaniği, Sicim Kuramı ve Standart Model şeklide sıralanabilir.

Klasik mekanik veya bir başka adıyla Newton mekaniği, genel olarak cisimler üzerine etki eden kuvvetler
ile ilgilenen bir fizik dalıdır. Klasik mekanik günlük olaylar
çerçevesinde oldukça kesin sonuçlar üretmektedir, ancak ışık hızına
yakın hızlarda hareket eden sistemler için göreli mekanik (relativistic
mechanics), çok küçük uzaklık ölçeklerinde sistemler için nicemleme
mekaniği (quantum mechanics) ve her iki özelliğe sahip sistemler için
de göreli nicemleme alan teorisi (relativistic quantum field theory)
kullanılmalıdır. Newton'un 1. yasası eylemsizlik yasasıdır. kısaca
açıklarsak bu kanunda bir cismin üzerine etki eden kuvvetlerin
bileşkesi sıfırsa cisim hareket ediyosa ivmesiz yani sabit hızla
hareketine devam eder ya da duruyorsa durur yani konumunu korur. 2.
yasa ise asıl kanun olan ivme kanunudur. Belli bir kütlesi bulunan bir
cisme bir kuvvet uygulanırsa cisim ivmeli hareket yapar. İvmesi ise a:
F/m şeklinde ifade edilir. kütle sabit bir kuvvetle ivme doğru
orantılıdır yani kuvvet artarsa ivmede buna bağlı artar. 3. kanun
etki-tepki kanunu: Belli bir yüzeye cisim ağırlığı veya başka bir
kuvvetin etkisiyle cismin yüzeyine etki eder yüzeyde bu etkiye eşit bir
tepki uygular. Bu yasa sürtünme kuvveti için kullanılır.

1. Statik
   
2. Dinamik
   

Bütün mekaniksel büyüklükler kütle (kilogram), uzunluk (metre) ve zaman (saniye) cinsinden ifade edilebilmektedir.
Termodinamik, (Yunancada: thermos:ısı ve dynamic:enerji). Bazı Türkçe kaynaklarda ısıl devingi olarak da geçer. Enerji, ısı, iş, entropi ve ekserji gibi fiziksel kavramlarla ilgilenen bilim dalı. Termodinamik yasalarının istatistiksel mekanikten türetilebileceği gösterilmiştir





Sadi Carnot (1796-1832). Termodinamik biliminin kurucusu olarak kabul edilir.


Termodinamik her ne kadar sistemlerin madde ve/veya enerji
alış-verişiyle ilgilense de, bu işlemlerin hızıyla ilgilenmez. Bundan
dolayı aslında termodinamik denilirken, denge termodinamiği kastedilir.
Bu yüzden termodinamiğin ana kavramlarından biri "quasi-statik"
(yarı-durağan) adı verilen, idealize edilmiş "sonsuz yavaşlıkta"
olaylardır. Zamana bağlı termodinamik olaylarla, denge halinde olmayan
termodinamik ilgilenir.
Termodinamik yasaları çok genel bir geçerliliğe sahiptirler ve
karşılıklı etkileşimlerin ayrıntılarına veya incelenen sistemin
özelliklerine bağlı olarak değişmezler. Yani bir sistemin sadece madde
veya enerji giriş-çıkışı bilinse dahi bu sisteme uygulanabilirler.


Elektromanyetik kuvvet ise elektrik kuvveti ve manyetik kuvvet birbirleri ile ilişkilidir. James Clerk Maxwell , 1873'te elektrik ve manyetik kuvvet alanlarının uyduğu eksiksiz denklemleri bulmayı başardı ve böylece günümüzde elektromanyetizma denilen kuramı elde etmiş oldu.
Elektromanyetik kuvvetin temel parçacıklara etki ederken gösterdiği özellikler şu şekilde sıralanabilir.

• Kuvvet, elektrik yükü üzerine evrensel bir şekilde etkir.
  
• Kuvvet, çok büyük bir menzile sahiptir (manyetik alanın yıldızlarası etkisi vardır).
  
• Kuvvet oldukça zayıftır. Kuvvetin şiddeti, elektron yükünün karesinin 2hc (2 x Planck sabiti x ışık hızı)'na bölümüne eşittir. Bu oran yaklaşık 1/137,036 dır.
  
• Bu kuvvetin taşıyıcısı, durgun kütlesi sıfır, spini 1 olan ve foton denilen bir parçacıktır. Fotonun kendisinin elektrik yükü
  

Kuantum Mekaniği
İngilizce'de quantum (Latince: 'quantus', "ne kadar") olarak
kullanılan terim, kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı
kesikli birimlere gönderme yapar. Nicem mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara özdek, dalga kuramı, nicem alanları
gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve kökleşik fiziğin
olduğu kadar kökleşik düşünce ulamlarının da sarsılmasına,
değiştirilmesine etki etmiştir.

Sicim Kuramı, fiziğin temel modellerinden birisidir. Yapı taşı olarak Standart modelde
kullanılan boyutsuz noktalar yerine, tek boyutlu uzanıma sahip sicimler
kullanılmaktadır. Bu temel yaklaşım farklılığı, parçacıkları noktalar
olarak tasvir eden modellerde karşılaşılan bazı problemlerden
sakınılmasını sağlamaktadır.
Kuramdaki temel fikir, gerçekliğin esas bileşenlerinin rezonans frekanslarında titreşen ve Planck uzunluğunda olan (10^-35 mm civarı) sicimler olduğudur.
Sicim denilen yapı taşlarını gözlemlememiz neredeyse imkânsız olduğu
ve dolayısıyla bu teori büyük ihtimalle hiçbir zaman test edilemeyeceği
için, şu an fizikçilerin en çok tartıştıkları konulardan biri de, bu
kuramın, fiziksel bir kuram mı yoksa yalnızca felsefi bir teori mi
olduğudur.
Sicim teoremi 6 yeni boyut daha önerir, fakat bu boyutları standart
anlamdaki mekan ve zaman boyutları değil, bunlara bağlı alt boyutlar
gibi tanımlar. Mesela çok ince bir tel düşünelim 2 mm kalınlığında, bu
tel uzaktan bakılınca bizim için tek boyutlu bir doğrudur, diğer
boyutları bizim için yok gibidir. Fakat bu telin üzerinde hareket eden
bir karınca için telin üzerinde sağa ve sola gidip tur atılabilir ve o
yönlerde de boyut vardır.İşte o boyutlar ancak o seviyeye inince anlam
kazanır ve her zaman gözükmezler. Membranların oluşturduğu
parçacıkların da çok küçük yüzeyler olduğu ve onların seviyesine inince
anlaşılabileceği düşünülmektedir. Bu yüzeyler farklı titreşimlerle
farklı atom altı parçacıkları, bu atomaltı parçacıklar da birleşerek
atomları oluşturmaktadırlar.
Atomun temel yapıtaşları olan proton ve elektron
aslında kendisini oluşturan alt parçacıklardan oluşmaktadırlar. Bu
parçacıklar, hızlandırıcı ve çarpıştırıcı labaratuarlarda yapılan
deneylerle bulunmuşlardır; fakat, "bu parçacıkların altında hangi
parçacıklar bulunmaktadır" ve "bunların yapı taşı nedir" sorularına
cevap verilememektedir. İşte bu parçacıkları birbirinden farklı kılan
sicim teorisine göre, 6 farklı boyut içeren ve değişik titreşimleriyle
sicimsi parçacıklardır. Bu sicimler bir frekansta titreşip protonu,
başka bir frekansta titreşip elektronu oluştuturlar.
Şu anda evreni açıklayan iki fizik teorisi vardır diyebiliriz:
Birincisi, yıldızlar, galaksiler gibi çok büyük boyutlu maddeleri
açıklayabilen, Einstein'ın görelilik teorisi, ikincisi ise atomlar gibi çok küçük boyuttaki maddeleri açıklayabilen kuantum mekaniği.
Bu iki teori de aynı evreni açıkladığına göre, ikisini bir teoride
birleştirmek ve evreni bütünüyle anlamak mümkün olmalıdır. Ancak bu
bugüne kadar başarılabilmiş değildir. Eğer sicim kuramı doğru ise bu
iki teori birleştirilmiş olacaktır. Bu birleşim, şimdiden bilim
tarihinin en büyük adımı olarak kabul edilmektedir.
Sicim teoremi son gelişmeler ışığında membran (ince zar) teoremi
olarak anılmaktadır. Parçacıkların sicim değil, bir membran gibi olduğu
ve farklı boyutlarda büzüştüğü düşünülmektedir. Membran-M olarak da
adlandırılmaktadır.
Birçok fizikçi ispatlanabilir bir teori olmadığı için bu teoriyi
benimsememektedir. Çünkü bahsedilen sicim membran parçacıkları ışığın
en küçük dalga boyundan bile küçük olduğundan görüntülenmesi şimdilik
mümkün değildir. Başka bir ispat yoluda henüz bulunabilmiş değildir.

Standart Model, gözlemlenen maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parçacıkları ve bunların etkileşmesinde önemli olan 3 temel kuvveti açıklayan kuramdır. SM olarak kısaltılır.
Sözü geçen 3 temel kuvvet: Elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet (elektro-zayıf kuvvet) ve güçlü nükleer kuvvettir.
SM'in en büyük başarısı şimdiye dek bir çok kez sınanmış olmasına
rağmen atom altı parçacıkların özellikleri ile aralarındaki
etkileşmelerine ait gözlenebilir nicelikleri büyük hassaslıkta tahmin
edebilmesidir. Bununla birlikte yapılan daha hassas deneyler ile SM'in
öngördüğü değerler arasında farklar bulunmaktadır. Bunlara ek olarak
SM'in temel birçok eksik tarafı vardır.