Elm kainat haqqında sınaqdan keçirilə bilən izahatlar və proqnozlar şəklində biliyi quran və təşkil edən sistemli bir səydir. Elmdəki nəzəriyyələr təbiətin bəzi aspektlərinin geniş izahatlarıdır və çoxlu dəlillərlə dəstəklənir. Bunlar sadəcə fərziyyələr deyil, dünyanın necə işlədiyinə dair dərin fikirlərdir, ciddi sınaq və təcrübələr vasitəsilə təsdiqlənir. Bu dərs kainat haqqında anlayışımızın əsasını təşkil edən əsas elm nəzəriyyələrini araşdıracaq.
İlk dəfə Çarlz Darvin tərəfindən formalaşdırılan təbii seçmə ilə təkamül nəzəriyyəsi növlərin təsadüfi mutasiya və seçmə yolu ilə zamanla necə təkamül etdiyini izah edir. Orada qeyd olunur ki, onların sağ qalmasını və çoxalmasını artıran xüsusiyyətlərə malik olan fərdlərin bu xüsusiyyətləri növbəti nəslə ötürmə ehtimalı daha yüksəkdir. Zamanla bu, növlərdə əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb ola bilər və bu gün gördüyümüz həyatın müxtəlifliyinə səbəb ola bilər.
Fəaliyyətdə olan təbii seçmənin klassik nümunələrindən biri İngiltərədəki bibərli kəpənəklər hadisəsidir. Sənaye İnqilabından əvvəl bibərli güvələrin çoxu açıq rəngdə idi, bu da onları likenlə örtülmüş ağaclara qarşı kamuflyaj edərək yırtıcılardan qoruyurdu. Sənaye İnqilabı zamanı çirklənmə likenləri öldürdü və ağacları his ilə qaraltdı. Rəngi daha tünd olan güvələrin indi sağ qalma üstünlüyü var idi və zaman keçdikcə populyasiya açıq rəngdən tünd kəpənəklərə keçdi. Bu dəyişiklik ətraf mühitdəki dəyişikliklərin səbəb olduğu təbii seçmənin birbaşa nəticəsi idi.
Böyük Partlayış Nəzəriyyəsi kainatın necə yarandığını izah edən əsas izahatdır. Bu, kainatın bir zamanlar sürətlə genişlənən həddindən artıq isti və sıx bir vəziyyətdə olduğunu göstərir. Bu genişlənmə, indi bildiyimiz kimi kainatı meydana gətirmək üçün milyardlarla il ərzində davam etdi. Bu nəzəriyyəni dəstəkləyən dəlillərdən biri də kainatın çox isti və sıx bir vəziyyətdən genişləndiyini göstərən, səmada hər istiqamətdə təsbit edilən Böyük Partlayışın sonrakı parıltısı olan kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasıdır.
Sir İsaak Nyuton cisimlə ona təsir edən qüvvələr arasındakı əlaqəni və onun bu qüvvələrə cavab olaraq hərəkətini təsvir edən üç hərəkət qanununu tərtib etmişdir. Bu qanunlar klassik fizikanın inkişafında təməl daşı olmuşdur.
Albert Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi iki hissəyə bölünür: xüsusi nisbilik və ümumi nisbilik. Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi fizika qanunlarının bütün sürətləndirməyən müşahidəçilər üçün eyni olduğu fikrini ortaya atdı və bu, müşahidəçinin getdiyi sürətdən asılı olmayaraq vakuumda işığın sürətinin eyni olduğunu göstərdi. Ümumi nisbilik isə bunu ümumiləşdirir ki, cazibə qüvvəsini məsafədə hərəkət edən qüvvə kimi deyil, məkan və zamanın, yaxud məkan-zamanın xassəsi kimi əhatə edir.
Bu nəzəriyyənin ən məşhur tənliklərindən biri kütlə və enerjinin ekvivalentliyini göstərən \( E = mc^2 \) tənliyidir. Bu tənlik o deməkdir ki, az miqdarda kütlə böyük miqdarda enerjiyə çevrilə bilər və bu, nüvə reaksiyalarının və ulduzların, o cümlədən Günəşimizin güclü çıxışını izah edir.
Kvant mexanikası fizikada təbiətin fiziki xassələrinin atomlar və atomaltı hissəciklər miqyasında təsvirini təmin edən fundamental nəzəriyyədir. Kvant mexanikasının əsas prinsiplərindən biri qeyri-müəyyənlik prinsipidir ki, biz eyni zamanda hissəciyin həm mövqeyini, həm də impulsunu dəqiq bilə bilmərik. Bu prinsip klassik determinizm ideyasına meydan oxuyur və fiziki reallığın fundamental anlayışına ehtimallar anlayışını daxil edir.
Kvant effektlərini nümayiş etdirən bir təcrübə, işıq və maddənin həm klassik olaraq müəyyən edilmiş dalğaların, həm də hissəciklərin xüsusiyyətlərini göstərə biləcəyini göstərən ikiqat yarıq təcrübəsidir, bu fenomen dalğa-hissəcik ikiliyi kimi tanınan bir fenomendir. Elektronlar ikiqat yarıqdan ekrana atıldıqda, onlar sadəcə hissəciklər olsaydı, gözlədiyiniz kimi deyil, dalğalar üçün xarakterik bir müdaxilə nümunəsi yaradırlar.
Xəstəliyin mikrob nəzəriyyəsi patogenlər və ya "mikroblar" kimi tanınan mikroorqanizmlərin xəstəliyə səbəb ola biləcəyini iddia edir. Bu nəzəriyyə 19-cu əsrin ortalarında mikroorqanizmlərin fermentasiya və xəstəliyə səbəb olduğunu kəşf edən Louis Pasteur və Robert Koch da daxil olmaqla elm adamları tərəfindən hazırlanmışdır. Mikrob nəzəriyyəsi ictimai sağlamlıq, gigiyena və peyvəndlər və antibiotiklər vasitəsilə xəstəliklərin müalicəsində əhəmiyyətli irəliləyişlərə səbəb olmuşdur.
Elm nəzəriyyələri təbii dünyanı dərk etmək üçün bir çərçivə təmin edir. Onlar empirik dəlillərə əsaslanır və yeni sübutlar əldə olunduqca yenidən nəzərdən keçirilir. Bu dərsdə müzakirə olunan nəzəriyyələr müasir elmi düşüncəni formalaşdıran bəzi fundamental anlayışları təşkil edir.
