طبیعیات کی شاخیں
طبیعیات مادہ اور توانائی کے مجموعہ سے بحث کرتی ہے اس کے علاوہ ان مختلف قسم کے نظاموں پر بحث کرتی ہے جن پر ماہرین طبیعیات نے مختلف قسم کے نظریات قائم کیے ہوتے ہیں۔ ان نظریات کی تجرباتی طور پر کئی مرتبہ تصدیق کی جاتی ہے حتی کہ اس کو فطرت کا اصول تسلیم کر لیا جاتا ہے جیسا کہ روایتی میکانیکات کا نظریہ اجسام کی حرکت کا درست طور پر وضاحت کرتا ہے۔ یہ اجسام جوہر سے کئی گنا بڑے ہوتے ہیں اور روشنی سے کئی گنا کم رفتار میں حرکت کرتے ہیں یہ نظریات فعال تحقیق کی بنیاد بنے جیسا کہ کلاسیکی میکانیات کا قابل ذکر پہلو افراتفری نظریہ ہے جو بیسویں صدی عیسوی میں ایجاد ہوا تین صدیوں بعد اس کی اصل تشکیل آئزک نیوٹن نے کی یہ مرکزی نظریات، مزید خصوصی عنوانات میں تحقیق کے انتہائی اہم آلات ہو تے ہیں۔
کلاسیکی میکانیات
ترمیمروایتی طبیعیات اجسام پر اثر انداز ہونے والی قوتوں کی طبیعیات کا نمونہ ہے اس کے ذیلی میدان ٹھوس گیسوں اور سیال مادہ کے رویوں کی وضاحت کرتے ہیں نیوٹن کے قوانین حرکت کی دریافت کے بعد اس کو نیوٹنائی میکانیات بھی کہا جاتا ہے اس کو روایتی نقطۂ نظر میں بھی شامل کیا گیا ہے ہے جس کو ہاملٹونین اینڈ لگرینج طریقہ بھی کہتے ہیں یہ ذرات کی حرکت اور اس کے نظام پر بحث کرتی ہے۔ کلاسیکی میکانیات کی بہت سی شاخیں ہیں جن میں سکونیات، حرکیات،جنبشیات، مسلسلہ میکانیات، سیالی میکانیات، اضافی میکانیات، قدری میکانیات اور شماریاتی میکانیات شامل ہیں۔
- میکانیات:
میکانیات طبیعیات کی وہ شاخ ہے جس میں ہم اس جسم کی خصوصیات کا مطالعہ کرتے ہیں جو کسی قوت زیر اثر حرکت میں میں ہو۔
حر حرکیاتی اور شماریاتی میکانیات
ترمیمفائنمین کے طبیعیات پر لیکچر کا پہلا باب نظریۂ جوہر پر مشتمل ہے جو رچرڈ فلپ فائنمین کے مطابق طبیعیات کا نہایت مضبوط بیانیہ ہے کہ اگر تمام سائنس کا علم گم ہو جائے تو وہ اس میں سے اخذ کیا جا سکتا ہے۔ سخت کروں کے نمونے بنا کر گیسوں کے اس حرکی نظریہ کو بیان کیا جا سکتا ہے جس پر تمام کلاسیکی حرحرکیات کی بنیاد استوار ہے۔ حر حرکیات میں طبیعی نظامات میں خوردبینی پیمانہ پر حرارت، دباؤ، حجم، میں تبدیلی کے اثرات اور توانائی کی بطورِ حرارت منتقلی کا مطالعہ کیا جاتا ہے تاریخی طور پر حر حرکیات کو دخانی انجن کی کارکردگی بہتر کرنے کے لیے ترقی دی گئی ہے۔ حرحرکیاتی تصورات کی شروعات حرحرکیات کے قوانین سے ہوتی ہے جو اس مفروضے پر مبنی ہے کہ توانائی کا طبیعی نظامات کے درمیان حرارت اور کام میں تبادلہ ہو سکتا ہے اور اس سے یہ مفروضہ بھی اخذ ہوتا ہے کہ ایک مقدار کا وجود ہے جسے انٹروپی کہتے ہیں جس کی کسی بھی طبیعی نظام میں وضاحت کی جا سکتی ہے۔ حرحرکیات میں اشیا کے بڑے جوڑوں کے درمیان تعامل کا مطالعہ اور ان کی درجہ بندی کی جاتی ہے ان میں مرکزی یہ ہے کہ اس میں نظام اور اردگرد کے تصورات ہیں ایک نظام ذرات سے ملکر بنا ہوتا ہے جس کی اوسط حرکت اس کی خصوصیات کی وضاحت کرتا ہے جو حالت کی مساوات کے ذریعے ایک دوسرے سے متعلق ہوتے ہیں خصوصیات اندرونی توانائی اور حرحرکیاتی پوٹینشل کو ظاہر کرنے کے لیے مشترک ہو سکتے ہیں جو مسلسل عمل اور توازن کے حالات معلوم کرنے کے لیے فائدہ مند ہے۔
برقناطیسیت اور برقیات
ترمیماضافیت
ترمیمخصوصی نظریہ اضافیت، برقناطیسیت اور میکانیات کے تعلق سے بحث کرتی ہے ساکن حرکت کا اصول اور اضافیت کا اصول میکس ویل کی مساوات اخذ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں یا اس کے برعکس ہوتا ہے۔ البرٹ آئن سٹائن نے 1905ء میں اپنے مقالہ ’’متحرک اجسام کی برقی حرکیات‘‘ (On the Electrodynamics of Moving Bodies) میں خصوصی نظریۂ اضافیت کو متعارف کروایا۔ اس مقالہ کا عنوان اس حقیقت کا حوالہ دیتی ہے کہ خصوصی اضافیت، کلاسیکی میکانیات اور میکس ویل کی مساوات کے درمیان میں تضاد کو حل کرتی ہے اس نظریہ کی بنیاد دو مفروضوں پر ہے۔
- تمام جمودی نظامات میں طبیعیات کے قوانین کی ریاضیاتی صورت غیر متغیر ہوتی ہے۔
- روشنی کی رفتار خلا میں غیر متغیر ہوتی ہے اور ذرائع یا مشاہدہ کرنے والے سے آزاد ہوتی ہے۔
کسی ایسے فریم میں جو خلائی وقت پر انحصار کرتی ہو دونوں مفروضوں کا تسلسل زمان و مکان کی یکجائی کا تقاضا کر تی ہے۔ عمومی اضافیت، ثقالت کا جیومیٹریکل نظریہ ہے جو البرٹ آئن سٹائن نے 1905ء میں شائع کیا۔ یہ خصوصی اضافیت اور نیوٹن کے عالمی ثقالت کے قوانین کو متحد کرتی ہے اور اس بات پر زور دیتی ہے کہ ثقالت کو زمان ومکان کی روشنی میں بیان کیا جا سکتا ہے۔ عمومی اضافیت میں خلائی وقت کا انحنا مادہ توانائی اور ریڈی ایشن کا پیدا کردہ ہے۔
مقداریہ میکانیات
ترمیممقداریہ میکانیات، طبیعیات کی ایک شاخ ہے جس میں جوہری اور زیر جوہری نظامات اور ان کا تابکاری سے تعامل کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔ یہ اس مشاہدے کی بنیاد پر مبنی ہے کہ توانائی کی تمام صورتیں ایک مجرد اکائی یا گٹھڑی،قدر (کوانٹا) انگریزی:(quanta) میں چھوٹتی ہیں۔ عام طور پر قابل ذکر قدر نظریہ، نظریۂ احتمال اور شماریاتی حسابات زیر جوہر ذرات کی مشاہداتی خصوصیات کی اجازت دیتا ہے جو موجی دالات کی اصطلاح میں سمجھا جاتا ہے۔ قدری میکانیات میں شرودینگر مساوات اہم کردار ادا کرتی ہے جبکہ جبکہ کلاسیکی میکانیات میں نیوٹن کے قوانین حرکت اور قانون بقائے توانائی اہم کردار ادا کرتے ہیں جیسا کہ یہ حرکی نظام کے مستقبل کے رویے کی پیشگوئی کرتا ہے اور موجی مساوات موجی دالات کو حل کرتی ہے۔ جیسا کہ جوہر سے خارج ہونے والی یا جذب ہونے والی روشنی یا برقناطیسی تابکاری کی کچھ تعدد اور طول موج ہوتی ہے جو اس جوہر کے کیمیائی عنصر سے منسلک ہوتی ہے جیسا کہ لکیری طیف میں دیکھا جا سکتا ہے۔ نظریہ قدر یہ ظاہر کرتا ہے کہ یہ تعدد روشنی کوانٹم یا فوٹون کی مخصوص توانائیوں سے متعلق ہے اور اس سے یہ نتیجہ اخذ ہوتا ہے کہ جوہر کے الیکٹرون صرف مخصوص توانائی کی قیمت یا سطح رکھتے ہیں جب الیکٹرون ایک سطح سے دوسری سطح سے دوسری سطح میں جاتے ہیں تو توانائی کی مقدار(کوانٹم) خارج یا جذب ہوتی ہے جس کا تعدد دو سطحوں کے درمیان توانائی کے فرق کے راست متناسب ہوتا ہے ضیا برقی اثر روشنی کی کوانٹانئزیشن کی مزید تصدیق کرتی ہے۔
بصریات اور جوہری سالمیاتی بصری طبیعیات
ترمیم
تفصیلی مضامین کے لیے بصریات، جوہری طبیعیات، سالماتی طبیعیات، بصری طبیعیات اور جوہری سالماتی بصری طبیعیات ملاحظہ کریں۔بصریات، بصری آلات اور روشنی کے مطالعہ کا نام ہے جیسے دوربین، طیف پیما وغیرہ۔ جوہری طبیعیات، سالماتی طبیعیات اور بصری طبیعیات میں سے ہر ایک جوہری سالماتی بصری طبیعیات کی ذیلی شاخ ہے جس میں جوہر، سالمیات اور روشنی کی طبیعی خصوصیات کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔
کثیف مادہ طبیعیات
ترمیم تفصیلی مضمون کے لیے کثیف مادہ طبیعیات ملاحظہ کریں۔کثیف مرحلے میں مادہ کی طبیعی خصوصیات کا مطالعہ یہ بھی دیکھیں: اموادی علم، ٹھوس حالت طبیعیات
ذراتی طبیعیات اور نویاتی طبیعیات
ترمیمذراتی طبیعیات میں ذرات کی فطرت کا جبکہ نویاتی طبیعیات، جوہری نویہ کا مطالعہ کیا جاتا ہے
تکوینیات
ترمیمتکوینیات میں کائینات کے وجود میں آنے اور اس کی طبیعی خصوصیات کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔ اس کا طبیعیات دان اور فلکی طبیعیات دان مطالعہ کرتے ہیں۔
بین الاختصاصاتی میدان
ترمیماس شعبہ میں وہ علوم شامل ہوتے ہیں جو ایک سے زائد شعبہ ہائے علوم کا احاطہ کرتے ہیں۔ بین الاختصاصاتی میدان جزوی طور پر ان کے اپنے علوم کی وضاحت کرتا ہے جیسا کہ
- فلکی طبیعیات، وہ طبیعیات جس میں کائینات اور اجرام فلکی کی خصوصیات اور ان کے باہمی تعلق کا مطالعہ کیا جاتا ہے
- حیاتی طبیعیات، وہ طبیعیات جس میں طبیعیاتی معملات کا حیاتیاتی پہلو سے مطالعہ کیا جا تا ہے
- کیمیائی طبیعیات، طبیعیات میں کیمیائی تعلقات کا علم
- معاشی طبیعیات، یہ طبیعی معملات معاشیات سے تعلق پر بحث کرتا ہے
- ہندسیاتی طبیعیات، انجینئری اور طبیعیات کا مشترکہ میدان
- ارضی طبیعیات، ہماری زمین پر طبیعی معملات کا علم
- ریاضیاتی طبیعیات، ریاضی کا طبیعی معملات سے تعلق
- طبی طبیعیات، طب میں بیماریوں کی روک تھام، تشخیص اور علاج میں طبیعی اصولوں کا استعمال
- مقداریہ کمپیوٹنگ، مقادر میکانیاتی شماریاتی نظامات کا مطالعہ