สารบัญ :
ฟิสิกส์ (Physics) มีที่มาจากคำว่า ฟิสิกอส (Physikos) ซึ่งเป็นภาษากรีกที่มีความหมายว่า “ธรรมชาติ”
แต่สำหรับในวิชาฟิสิกส์ หมายถึงศาสตร์ที่อธิบายกระบวนการธรรมชาติ
ที่อยู่รอบตัวเรา ปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติ พฤติกรรมของสสารและพลังงาน ตั้งแต่สิ่งที่เล็กมากๆอย่างอนุภาค หรือ สิ่งที่ยิ่งใหญ่อย่างจักรวาล โดยผ่านการพิสูจน์ด้วย “วิธีการทางวิทยาศาสตร์”
ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เป็นสิ่งที่มนุษย์เราพยายามอธิบายมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยในอดีตมนุษย์เชื่อว่าปรากฏการณ์ต่างๆนี้เกิดจากการกระทำของเทพเจ้า หรือภูตผีปีศาจ ดังตัวอย่างในเรื่องเล่าตามตำนานต่างๆ เช่น ฟ้าแลบฟ้าร้องนั้นเพราะเมขลากับรามสูรรบกัน รุ้งคือคันศรของพระอินทร์ สุริยุปราคาเกิดจากราหูอมจันทร์ เป็นต้น
ภายหลังมนุษย์เราได้พัฒนาระบบความคิดอย่างมีเหตุและผล มีวิธีการทางวิทยาศาสตร์คือ การสังเกตและตั้งคำถาม การรวบรวมข้อมูล การตั้งสมมุติฐาน การทดลอง การวัดผล การบันทึกข้อมูล การวิเคราะห์และสรุปผล เพื่อเป็นหลักการที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างๆ อย่างมีหลักฐานเชิงประจักษ์
ในอดีตมีกลุ่มนักปรัชญาพยายามอธิบายปรากฎการณ์ต่างๆ โดยใช้ข้อมูลที่สังเกตด้วยตา หรือเครื่องมือวัดที่มีข้อจำกัด ทำให้มีแบบจำลองอาจไม่สมบูรณ์หรือไม่ตรงกับความจริง
ภายหลังจึงมีนักวิทยาศาสตร์ที่สร้างเครื่องมือตรวจวัดที่สำคัญ เช่น กล้องโทรทรรศน์เพื่อใช้ในการสังเกตดวงดาวของกาลิเลโอ (Galileo) บารอมิเตอร์เพื่อใช้วัดความดันบรรยากาศของทอร์ริเชลลี (Torricelli) แคลอริมเตอร์เพื่อวัดพลังงานความร้อนโดยลาวัวซิเอร์ (Lavoisier) ในขณะยุคปัจจุบันเราก็มีเครื่องตรวจวัดล้ำหน้าที่สำคัญ เช่น หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง (LIGO)
เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) ของ CERN กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (Jame Webb) เป็นต้น
1. กลศาสตร์
– ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์
– การเคลื่อนที่แนวตรง
– แรงและกฎการเคลื่อนที่
– สมดุลกล
– งานและพลังงาน
– โมเมนตัมและการชน
– การเคลื่อนที่แนวโค้ง
– การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย (SHM)
2. คลื่นกล และ แสง
– คลื่น
– แสงเชิงคลื่น
– แสงเชิงรังสี
– เสียง
3. ไฟฟ้า แม่เหล็ก และ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
– ไฟฟ้าสถิต
– ไฟฟ้ากระแส
– แม่เหล็กและไฟฟ้า
– คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
4. อุณหพลศาสตร์ และสมบัติเชิงกลของสาร
– ความร้อนและแก๊ส
– ของแข็งและของไหล
5. ฟิสิกส์แผนใหม่
– ฟิสิกส์อะตอม
– ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค
แนวทางที่ 1 : สังเกต ทดลอง วิเคราะห์ แล้วจึงสรุปเป็นหลักการ หรือกฎ
เช่น การทดลองเกี่ยวกับแก๊สในภาชนะปิด ซึ่งจากการค้นพบของนักฟิสิกส์ต่างๆ เช่น บอยล์ (Boyle) ชาร์ล (Charles) และ เกย์-ลูสแซก (Gay-Lussac) ซึ่งทำให้ได้กฎของแก๊สอุดมคติ ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง ความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และจำนวนโมเลกุลของแก๊สอุดมคติได้
แนวทางที่ 2 : แบบจำลองความคิดเพื่อสรุปเป็นทฤษฎี รวมถึงทำนายสิ่งที่อาจจะเกิดขึ้น
เช่น แมกซ์เวลล์ (Maxwell) ได้นำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าและ แม่เหล็กมาสรุปเป็นสมการของแมกซ์เวลล์ เพื่อนำไปสร้างแบบจำลองทำความคิดเสนอเป็นทฤษฎีที่เรียกว่าทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ โดยเป็นแนวคิดที่ยังไม่มีการทดลองใดๆมาสนับสนุน จนกระทั่งภายหลัง เฮิรตซ์ (HertZ) ได้สร้างอุปกรณ์เพื่อทดลองยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์
ในอดีตวิชาฟิสิกส์ในยุคแรกๆ จะเน้นในสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการดำรงชีวิต เช่น การเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลเพื่อใช้ในการเพาะปลูก การเคลื่อนที่ของดวงดาวเพื่อใช้สำหรับการเดินทาง การสร้างอุปกรณ์เพื่อผ่อนแรงหรือใช้ในการขนย้ายสิ่งของและการก่อสร้างเป็นต้น
แต่ในปัจจุบันนักฟิสิกส์ได้พัฒนาความรู้ต่อยอดจากความรู้เดิมไปไกลมากจนยากจะจินตนาการได้
เช่นทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการกำเนิดจักรวาล ทฤษฎีสัมพันธภาพที่ใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร็วมากๆใกล้เคียงความเร็วแสง การศึกษาอนุภาคมูลฐานที่อยู่ภายในโปรตอนและนิวตรอน แปลพื้นฐานในธรรมชาติต่างๆ
การค้นพบความรู้ใหม่ๆในวิชาฟิสิกส์ ส่งผลต่อการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างมีนัยสำคัญ
มนุษย์เรามีการใช้ชีวิตที่เป็นอยู่ที่ดีขึ้นอย่างมาก เช่น
พัฒนาสู่การประดิษฐ์เครื่องจักรสำหรับภายในต่อมาเป็นเครื่องยนต์แก๊สโซลีน เครื่องยนต์ดีเซล เครื่องจักรไอน้ำ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการประดิษฐ์รถยนต์
พัฒนาสู่การประดิษฐ์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์สื่อสารโทรคมนาคมซึ่งเกี่ยวกับการส่งรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความรู้ทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งพัฒนาเป็นเครื่องวัดและเครื่องมือควบคุมต่างๆ และต่อยอดเป็นเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์และหุ่นยนต์
จากตัวอย่างดังกล่าวจะเห็นได้ว่าหลักการและแนวคิดทางฟิสิกส์มีผลต่อการพัฒนาของเทคโนโลยี ถึงแม้ว่าในช่วงแรกองค์ความรู้ใหม่ๆทางฟิสิกส์จะดูเหมือนไม่ทราบว่าจะสามารถนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้ แต่ภายหลังก็จะมีเทคโนโลยีที่นำองค์ความรู้เหล่านั้นมาประยุกต์ใช้เป็นหลักการทำงาน และพัฒนาคุณภาพการใช้ชีวิตของมนุษย์เราต่อไป
