Fysik

Vetenskapen
Fysik
grekisk Φυσική
Ämne naturvetenskap
Studieämne Materia (substans och fält), former för dess rörelse och interaktion
Ursprungsperiod 1600-talet
Huvudriktningar mekanik , termodynamik , optik , elektrodynamik , teoretisk fysik m.m.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Fysik (från annan grekisk φυσική  - " naturlig " från φύσις  - " natur ") är ett område för naturvetenskap : vetenskapen om de mest allmänna naturlagarna , materien , dess struktur, rörelse och omvandlingsregler. Fysikens begrepp och dess lagar ligger till grund för all naturvetenskap [1] [2] . Är en exakt vetenskap .

Termen "fysik" förekommer först i skrifterna av en av antikens största tänkare - Aristoteles (300-talet f.Kr.). Ursprungligen var termerna "fysik" och " filosofi " synonyma , eftersom båda disciplinerna var baserade på önskan att förklara lagarna för universums funktion . Men som ett resultat av den vetenskapliga revolutionen på 1500-talet utvecklades fysiken till en självständig vetenskaplig gren.

I den moderna världen är fysikens betydelse extremt hög. Allt som skiljer det moderna samhället från samhället under tidigare århundraden dök upp som ett resultat av den praktiska tillämpningen av fysiska upptäckter. Så forskning inom området elektromagnetism ledde till utseendet av telefoner och senare mobiltelefoner , upptäckter inom termodynamik gjorde det möjligt att skapa en bil , utvecklingen av elektronik ledde till utseendet av datorer . Utvecklingen av fotonik kan göra det möjligt att skapa i grunden nya - fotoniska - datorer och annan fotonisk utrustning som kommer att ersätta befintlig elektronisk utrustning. Utvecklingen av gasdynamik ledde till uppkomsten av flygplan och helikoptrar.

Kunskapen om fysiken för processer som sker i naturen expanderar och fördjupas ständigt. De flesta av de nya upptäckterna får snart förstudier ( särskilt inom industrin ). Men forskare konfronteras ständigt med nya mysterier – fenomen upptäcks som kräver nya fysikaliska teorier för att förklara och förstå. Trots den enorma mängden samlad kunskap är modern fysik fortfarande väldigt långt ifrån att kunna förklara alla naturfenomen.

Fysikaliska metoders allmänna vetenskapliga grunder utvecklas i kunskapsteorin och vetenskapsmetodik .

Ordet "fysik" introducerades i det ryska språket av M.V. Lomonosov , som publicerade den första fysikläroboken i Ryssland - hans översättning från det tyska språket av läroboken "Wolfian Experimental Physics" av H. Wolf (1746) [3] . Den första originalläroboken i fysik på ryska var kursen "Kort översikt över fysik" (1810), skriven av P. I. Strakhov .

Ämne fysik

Fysik är naturvetenskapen ( naturvetenskap ) i den mest allmänna bemärkelsen (del av naturvetenskapen ). Ämnet för dess studie är materia (i form av materia och fält ) och de mest allmänna formerna av dess rörelse, såväl som naturens grundläggande interaktioner som styr materiens rörelse.

Vissa mönster är gemensamma för alla materialsystem (till exempel bevarande av energi ) - de kallas fysiska lagar.

Fysik är nära besläktad med matematik : matematik tillhandahåller den apparat med vilken fysikaliska lagar kan anges exakt. Fysiska teorier formuleras nästan alltid som matematiska ekvationer, med mer komplexa grenar av matematiken än vad som är vanligt inom andra vetenskaper. Omvänt stimulerades utvecklingen av många områden inom matematiken av fysisk vetenskaps behov.

Vetenskaplig metod

Fysik är en naturvetenskap. Källan till kunskap för henne är praktisk verksamhet: observationer, experimentell studie av naturfenomen, produktionsverksamhet. Riktigheten av fysisk kunskap verifieras genom experiment, användning av vetenskaplig kunskap i produktionsaktiviteter. En generalisering av resultaten av vetenskapliga observationer och experiment är de fysiska lagarna som förklarar dessa observationer och experiment [4] . Fysiken är inriktad på studiet av grundläggande och enklaste fenomen och på svar på enkla frågor: vad består materia av , hur interagerar materiapartiklar med varandra, enligt vilka regler och lagar rör sig partiklar osv.

Grunden för fysisk forskning är fastställandet av fakta genom observation och experiment . Analys av data från en uppsättning experiment gör att vi kan identifiera och formulera ett mönster . I de första stadierna av forskningen är mönstren övervägande empiriska, fenomenologiska till sin natur, det vill säga fenomenet beskrivs kvantitativt med hjälp av vissa parametrar som är karakteristiska för de kroppar och substanser som studeras . De erhållna fakta utsätts för förenkling, idealisering genom att introducera ideala objekt. På basis av idealisering skapas modeller av de studerade objekten och fenomenen. Fysiska objekt, modeller och idealobjekt beskrivs på språket fysiska storheter. Då upprättas kopplingar mellan naturfenomen och uttrycks i form av fysiska lagar [5] . Fysiska lagar testas med hjälp av ett genomtänkt experiment , där fenomenet (fenomenet) skulle visa sig i renaste möjliga form och inte skulle kompliceras av andra fenomen (fenomen). Genom att analysera mönster och parametrar bygger fysiker fysikaliska teorier som gör det möjligt att förklara de fenomen som studeras utifrån idéer om strukturen hos kroppar och ämnen och samspelet mellan deras beståndsdelar. Fysiska teorier skapar i sin tur förutsättningar för att sätta upp exakta experiment, varvid omfattningen av deras tillämplighet huvudsakligen bestäms. Allmänna fysikaliska teorier gör det möjligt att formulera fysiska lagar som anses vara allmänna sanningar tills ackumuleringen av nya experimentella resultat kräver att de förfinas eller revideras.

Så till exempel märkte Stephen Gray att elektricitet kan överföras över ett ganska stort avstånd med hjälp av fuktade trådar och började undersöka detta fenomen. Georg Ohm kunde identifiera ett kvantitativt mönster för honom - strömmen i ledaren är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot strömledarens resistans. Detta mönster är känt som Ohms lag . I det här fallet förlitade sig Ohms experiment naturligtvis på nya kraftkällor och på nya sätt att mäta effekten av elektrisk ström , vilket gjorde det möjligt att kvantifiera den. Resultaten av ytterligare forskning gjorde det möjligt att abstrahera från formen och längden på strömledarna och introducera sådana fenomenologiska egenskaper som ledarens resistivitet och strömkällans inre resistans . Ohms lag är fortfarande grunden för elektroteknik, men forskning har också avslöjat omfattningen av dess tillämplighet - elektriska kretselement med icke-linjära ström-spänningsegenskaper , såväl som ämnen som i vissa situationer inte har något elektriskt motstånd - supraledare . Efter upptäckten av laddade mikropartiklar - elektroner (senare protoner och andra), formulerades en mikroskopisk teori om elektrisk ledningsförmåga, som förklarar motståndets beroende av temperatur genom att sprida elektroner på vibrationer i kristallgittret, föroreningar etc.

Samtidigt vore det fel att anta att endast den empiriska ansatsen bestämmer fysikens utveckling. Många viktiga upptäckter gjordes "på pennspetsen", eller experimentell testning av teoretiska hypoteser. Till exempel formulerade Pierre Louis de Maupertuis principen om minsta handling 1744 utifrån allmänna överväganden, och dess giltighet kan inte fastställas experimentellt på grund av principens universalitet. För närvarande baseras klassisk och kvantmekanik, fältteori på principen om minsta handling. 1899 introducerade Max Planck begreppet ett elektromagnetiskt fältkvantum , ett aktionskvantum, som inte heller var en konsekvens av observationer och experiment, utan en rent teoretisk hypotes. 1905 publicerade Albert Einstein ett arbete om den speciella relativitetsteorin , byggd deduktivt från de mest allmänna fysiska och geometriska övervägandena. Henri Poincaré  , en matematiker som är väl insatt i fysikens vetenskapliga metoder, skrev att varken den fenomenologiska eller den spekulativa metoden separat beskriver och inte kan beskriva fysisk vetenskap [6] .

Fysikens kvantitativa natur

Fysik  är en kvantitativ vetenskap. Ett fysiskt experiment baseras på mätningar, det vill säga en jämförelse av egenskaperna hos de fenomen som studeras med vissa standarder. För detta ändamål har fysiken utvecklat en uppsättning fysiska enheter och mätinstrument. Individuella fysiska enheter kombineras till system av fysiska enheter. Så i det nuvarande utvecklingsstadiet av vetenskapen är det internationella enhetssystemet (SI) standarden , men de flesta teoretiker föredrar fortfarande att använda det Gaussiska enhetssystemet (CGS) .

Kvantitativa beroenden som erhålls experimentellt bearbetas med matematiska metoder, vilket i sin tur gör det möjligt att bygga matematiska modeller av de fenomen som studeras.

Med en förändring i föreställningar om arten av vissa fenomen förändras också de fysiska enheter som fysiska storheter mäts i. Så, till exempel, för att mäta temperatur , föreslogs först godtyckliga temperaturskalor, som delade upp temperaturintervallet mellan karakteristiska fenomen (till exempel frysning och kokande vatten) i ett visst antal mindre intervall, som kallades temperaturgrader. För att mäta mängden värme infördes en enhet - kalori , som bestämde mängden värme som behövdes för att värma ett gram vatten med en grad. Men med tiden har fysiker etablerat en överensstämmelse mellan de mekaniska och termiska formerna av energi. Således visade det sig att den tidigare föreslagna enheten för mängden värme, kalorin, är överflödig, liksom temperaturenheten . Både värme och temperatur kan mätas i enheter för mekanisk energi. I den moderna eran har kalorierna och graden inte gått ur praktisk användning, men det finns ett exakt numeriskt samband mellan dessa kvantiteter och Joule- enheten för energi . Graden, som en enhet av temperaturen, ingår i SI-systemet , och koefficienten för övergång från temperatur till energimängder - Boltzmann-konstanten  - anses vara en fysisk konstant.

Fysikens historia

Fysik är vetenskapen om materien , dess egenskaper och rörelse . Det är en av de äldsta vetenskapliga disciplinerna [7] .

Människor har försökt förstå materiens egenskaper sedan urminnes tider: varför kroppar faller till marken, varför olika ämnen har olika egenskaper etc. Människor var också intresserade av frågor om världens struktur, solens och månens natur . Först försökte de söka svar på dessa frågor inom filosofin . För det mesta har filosofiska teorier som försöker svara på sådana frågor inte prövats i praktiken. Men trots det faktum att filosofiska teorier ofta felaktigt beskrev observationer, även i antiken, uppnådde mänskligheten betydande framgångar inom astronomi , och den store grekiske vetenskapsmannen Archimedes lyckades till och med ge exakta kvantitativa formuleringar av många mekanikslagar och hydrostatik.

Några av de antika tänkares teorier, såsom idéerna om atomer , som formulerades i antikens Grekland och Indien, var före sin tid. Gradvis började naturvetenskapen skiljas från allmän filosofi , vars viktigaste komponent var fysiken. Redan Aristoteles använde namnet "Fysik" i titeln på en av sina huvudavhandlingar [8] . Trots ett antal felaktiga påståenden förblev Aristoteles fysik grunden för kunskap om naturen i århundraden.

Period före den vetenskapliga revolutionen

Mänsklighetens förmåga att tvivla och revidera positioner som tidigare ansågs vara de enda sanna, i jakt på svar på nya frågor, ledde så småningom till en era av stora vetenskapliga upptäckter, som idag kallas den vetenskapliga revolutionen , som började i mitten av 1500-talet. Förutsättningarna för dessa grundläggande förändringar skapades tack vare arvet från antika tänkare, vars arv kan spåras tillbaka till Indien och Persien. Den persiske forskaren Nasir al-Din al-Tusi påpekade de betydande bristerna i det ptolemaiska systemet .

Medeltida Europa förlorade under en tid kunskapen om antiken, men under inflytande av det arabiska kalifatet återvände Aristoteles verk som bevarats av araberna. Under XII-XIII århundradena hittade även indiska och persiska forskares verk till Europa. Under medeltiden började den vetenskapliga metoden ta form, där huvudrollen tilldelades experiment och matematisk beskrivning. Ibn al-Haytham ( Alhazen ), i sin "Book of Optics", skriven 1021, beskrev experiment som bekräftade hans teori om syn, enligt vilken ögat uppfattar ljus som sänds ut av andra föremål, och inte ögat självt avger ljus, som Euklids och Ptolemaios. Ibn al-Haythams experiment använde en camera obscura . Med hjälp av denna anordning testade han sina hypoteser angående ljusets egenskaper: antingen fortplantar sig ljus i en rak linje, eller så blandas olika ljusstrålar i luften [9] .

Vetenskaplig revolution

Perioden av den vetenskapliga revolutionen kännetecknas av godkännandet av den vetenskapliga metoden för forskning, isoleringen av fysiken från massan av naturfilosofi till ett separat område och utvecklingen av individuella sektioner av fysiken: mekanik, optik, termodynamik, etc. [ 10]

De flesta historiker anser att den vetenskapliga revolutionen började 1543 , när Nicolaus Copernicus hämtades från Nürnberg för första gången i ett tryckt exemplar av sin bok Om de himmelska sfärernas revolutioner .

Därefter, i ungefär hundra år, berikades mänskligheten av forskare som Galileo Galilei , Christian Huygens , Johannes Kepler , Blaise Pascal med flera. [11] Galileo var den första som konsekvent tillämpade den vetenskapliga metoden och genomförde experiment för att bekräfta hans antaganden och teorier. Han formulerade några lagar för dynamik och kinematik, i synnerhet tröghetslagen, och testade dem empiriskt. År 1687 publicerade Isaac Newton Principia, där han i detalj beskrev två grundläggande fysikaliska teorier: kropparnas rörelselagar, kända som Newtons lagar, och tyngdlagarna. Båda teorierna stämde utmärkt överens med experimentet. Boken gav också teorier om vätskors rörelse [12] . Därefter omformulerades och utökades den klassiska mekaniken av Leonhard Euler , Joseph Louis Lagrange , William Rowan Hamilton och andra [13] . Tyngdlagarna lade grunden till det som senare blev astrofysik , som använder fysikaliska teorier för att beskriva och förklara astronomiska observationer.

I Ryssland var Mikhail Lomonosov den förste som gjorde ett betydande bidrag till utvecklingen av fysisk mineralogi, matematisk fysik, biofysik och astronomi i studiet av norrsken och fysik av kometstjärtar [13] . Bland hans mest betydande vetenskapliga landvinningar inom fysikområdet är atompartikelteorin om materiens och materiens struktur. Verken av Lomonosov och hans kollega GV Rikhman gav ett viktigt bidrag till att förstå den elektriska naturen hos blixtladdningar. Lomonosov genomförde inte bara en lysande långtidsstudie av atmosfärisk elektricitet och etablerade ett antal empiriska mönster av åskvädersfenomen, utan också i sitt arbete "A word on air phenomena, from electric force occurring" (1753) förklarade han orsaken till uppkomsten av elektricitet i åskmoln genom konvektion av varm luft (nära jordens yta) och kall luft (i den övre atmosfären). Lomonosov utvecklade en teori om ljus och lade fram en trekomponentteori om färg, med hjälp av vilken han förklarade de fysiologiska mekanismerna för färgfenomen. Enligt Lomonosov orsakas färger av verkan av tre typer av eter och tre typer av färgavkännande ämnen som utgör botten av ögat. Teorin om färg och färgseende, som föreslogs av Lomonosov 1756, har stått emot tidens tand och har tagit sin rättmätiga plats i den fysiska optikens historia.

Efter upprättandet av mekanikens lagar av Newton, var nästa forskningsområde elektricitet. Grunden för skapandet av teorin om elektricitet lades av observationer och experiment från sådana vetenskapsmän från 1600- och 1700-talen som Robert Boyle , Stephen Gray , Benjamin Franklin [13] . De grundläggande begreppen bildades - elektrisk laddning och elektrisk ström. År 1831 visade den engelske fysikern Michael Faraday sambandet mellan elektricitet och magnetism, och visade att en rörlig magnet inducerar en ström i en elektrisk krets. Baserat på detta koncept byggde James Clerk Maxwell teorin om det elektromagnetiska fältet. Förekomsten av elektromagnetiska vågor som fortplantar sig med ljusets hastighet följde från Maxwells ekvationssystem . Experimentell bekräftelse på detta hittades av Heinrich Hertz , som upptäckte radiovågor [14] .

Med konstruktionen av teorin om det elektromagnetiska fältet och elektromagnetiska vågor, segern för vågteorin om ljus, grundad av Huygens, över den korpuskulära teorin om Newton, fullbordades konstruktionen av klassisk optik. Längs denna väg har optiken berikats av förståelsen för ljusets diffraktion och interferens, som uppnåtts genom arbetet av Augustin Fresnel och Thomas Young .

Under 1700- och början av 1800-talet upptäcktes de grundläggande lagarna för gasernas beteende, och Sadi Carnots arbete med teorin om värmemotorer öppnade ett nytt steg i utvecklingen av termodynamiken . På 1800-talet etablerade Julius Mayer och James Joule likvärdigheten mellan mekaniska och termiska energier, vilket ledde till en utökad formulering av lagen om energibevarande ( termodynamikens första lag ) [15] . Tack vare Rudolf Clausius formulerades termodynamikens andra lag och begreppet entropi introducerades . Senare lade Josiah Willard Gibbs grunden till statistisk fysik , och Ludwig Boltzmann föreslog en statistisk tolkning av begreppet entropi [16] .

I slutet av 1800-talet kom fysiker till en betydande upptäckt - experimentell bekräftelse av atomens existens. Vid den här tiden förändrades också fysikens roll i samhället avsevärt. Framväxten av ny teknik (el, radio, bil, etc.) krävde en stor mängd tillämpad forskning. Vetenskap har blivit ett yrke. General Electric var först med att öppna egna forskningslaboratorier; samma laboratorier började dyka upp i andra företag.

Förändring av paradigm

Slutet av 1800-talet, början av 1900-talet var en tid då fysiker under trycket av nya experimentella data var tvungna att revidera gamla teorier och ersätta dem med nya och titta djupare och djupare in i materiens struktur. Michelson-Morley-experimentet slog ut grunden ur den klassiska elektromagnetismens fötter, vilket satte tvivel om eterns existens. Nya fenomen upptäcktes, som röntgenstrålning och radioaktivitet. Innan fysiker hann bevisa atomens existens dök det upp bevis för elektronens existens, experiment med den fotoelektriska effekten och studiet av spektrumet av termisk strålning gav resultat som inte kunde förklaras utifrån den klassiska fysikens principer. I pressen kallades denna period fysikens kris, men den blev samtidigt en period av triumf för fysiken, som lyckades utveckla nya revolutionära teorier som inte bara förklarade obegripliga fenomen, utan också många andra, vilket öppnade vägen för en ny förståelse av naturen.

År 1905 konstruerade Albert Einstein den speciella relativitetsteorin, som visade att begreppet eter inte behövdes för att förklara elektromagnetiska fenomen. Samtidigt måste Newtons klassiska mekanik ändras, vilket ger den en ny formulering som är giltig i höga hastigheter. Idéer om rummets och tidens karaktär har också förändrats radikalt [17] . Einstein utvecklade sin teori till den allmänna relativitetsteorin, publicerad 1916. Den nya teorin inkluderade en beskrivning av gravitationsfenomen och banade väg för utvecklingen av kosmologi, vetenskapen om universums utveckling [18] .

Med tanke på problemet med termisk strålning från en svart kropp, föreslog Max Planck 1900 den otroliga idén att elektromagnetiska vågor emitteras i delar, vars energi är proportionell mot frekvensen. Dessa delar kallades kvanta, och själva idén började bygga en ny fysikalisk teori - kvantmekaniken, som ytterligare förändrade den klassiska newtonska mekaniken, denna gång i mycket små storlekar av det fysiska systemet. Också 1905 tillämpade Albert Einstein Plancks idé att framgångsrikt förklara experiment med den fotoelektriska effekten, förutsatt att elektromagnetiska vågor inte bara sänds ut, utan också absorberas av kvanta. Den korpuskulära teorin om ljus, som tycktes ha lidit ett förkrossande nederlag i kampen mot vågteorin, fick återigen stöd.

Tvisten mellan korpuskulär och vågteori hittade sin lösning i våg-partikeldualitet, en hypotes formulerad av Louis de Broglie . Enligt denna hypotes uppvisar inte bara ett kvantum av ljus, utan även vilken annan partikel som helst samtidigt de egenskaper som är inneboende i både blodkroppar och vågor. Louis de Broglies hypotes bekräftades i experiment med elektrondiffraktion.

1911 föreslog Ernest Rutherford en planetarisk teori om atomen, och 1913 byggde Niels Bohr en modell av atomen, där han postulerade kvantnaturen hos elektronernas rörelse. Tack vare arbetet av Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, Paul Dirac och många andra har kvantmekaniken hittat sin exakta matematiska formulering, bekräftad av många experiment. 1927 skapades Köpenhamnstolkningen, som öppnade vägen för att förstå kvantrörelsens lagar på en kvalitativ nivå [19] [20] .

Modern fysik

Med upptäckten av radioaktivitet av Henri Becquerel började utvecklingen av kärnfysik, vilket ledde till uppkomsten av nya energikällor: atomenergi och kärnfusionsenergi. Nya partiklar upptäckta i studien av kärnreaktioner: neutron , proton , neutrino , gav upphov till elementär partikelfysik [21] . Dessa nya upptäckter på subatomär nivå visade sig vara mycket viktiga för fysiken på universums nivå och gjorde det möjligt att formulera teorin om dess evolution - Big Bang-teorin .

Det blev en slutgiltig arbetsfördelning mellan teoretiska fysiker och experimentfysiker. Enrico Fermi var kanske den siste framstående fysikern, framgångsrik både i teorin och i experimentellt arbete.

Fysikens spetskant har flyttat in i sfären av grundläggande rättsforskning, i syfte att skapa en teori som skulle förklara universum genom att förena teorier om grundläggande interaktioner. Längs denna väg har fysiken fått partiella framgångar i form av teorin om den elektrosvaga interaktionen och teorin om kvarkar, generaliserade i den så kallade standardmodellen. Emellertid har kvantteorin om gravitation ännu inte byggts. Vissa förhoppningar är förknippade med strängteori.

Sedan skapandet av kvantmekaniken har fasta tillståndets fysik utvecklats snabbt, vars upptäckter ledde till uppkomsten och utvecklingen av elektronik, och med det datavetenskap, som gjorde grundläggande förändringar i det mänskliga samhällets kultur.

Teoretisk och experimentell fysik

I sin kärna är fysiken en experimentell vetenskap: alla dess lagar och teorier är baserade och baserade på experimentella data. Men ofta är det nya teorier som är anledningen till att man genomför experiment och som ett resultat ligger till grund för nya upptäckter. Därför är det vanligt att skilja mellan experimentell och teoretisk fysik.

Experimentell fysik undersöker naturfenomen under förutbestämda förhållanden. Dess uppgifter inkluderar upptäckt av tidigare okända fenomen, bekräftelse eller vederläggning av fysiska teorier och förfining av värdena för fysiska konstanter. Många prestationer inom fysiken har gjorts på grund av den experimentella upptäckten av fenomen som inte beskrivs av existerande teorier. Till exempel fungerade den experimentella studien av den fotoelektriska effekten som en av förutsättningarna för skapandet av kvantmekaniken (även om kvantmekanikens födelse anses vara utseendet på Plancks hypotes , som lagts fram av honom för att lösa den ultravioletta katastrofen  - en paradox av klassisk teoretisk strålningsfysik).

Den teoretiska fysikens uppgifter inkluderar formuleringen av allmänna naturlagar och förklaringen baserad på dessa lagar av olika fenomen, såväl som förutsägelse av hittills okända fenomen. Riktigheten av någon fysikalisk teori verifieras experimentellt: om resultaten av experimentet sammanfaller med teorins förutsägelser anses den vara tillräcklig (beskriver det givna fenomenet tillräckligt noggrant).

I studien av alla fenomen är experimentella och teoretiska aspekter lika viktiga.

Tillämpad fysik

Från starten har fysiken alltid varit av stor tillämpad betydelse och har utvecklats tillsammans med maskiner och mekanismer som mänskligheten har använt för sina egna behov. Fysik används flitigt inom teknik, många fysiker var uppfinnare samtidigt och vice versa. Mekanik, som en del av fysiken, är nära relaterad till teoretisk mekanik och materialstyrka som ingenjörsvetenskap. Termodynamik är relaterad till värmeteknik och design av värmemotorer. Elektricitet är förknippat med elektroteknik och elektronik, för vars bildande och utveckling forskning inom fasta tillståndets fysik är mycket viktig. Kärnfysikens prestationer ledde till uppkomsten av kärnenergi och liknande.

Fysiken har också breda tvärvetenskapliga kopplingar. På gränsen mellan fysik, kemi och ingenjörskonst har en sådan vetenskapsgren som materialvetenskap uppstått och utvecklas snabbt . Metoder och verktyg används av kemin, vilket har lett till etableringen av två forskningslinjer: fysikalisk kemi och kemisk fysik . Biofysiken blir mer och mer kraftfull  - ett forskningsfält på gränsen mellan biologi och fysik, där biologiska processer studeras utifrån organiska ämnens atomära struktur. Geofysik studerar den fysiska naturen hos geologiska fenomen. Medicin använder metoder som röntgen och ultraljud, kärnmagnetisk resonans  för diagnos, laser för behandling av ögonsjukdomar, kärnbestrålning  för onkologi och liknande.

Grundläggande teorier

Även om fysiken handlar om en mängd olika system, är vissa fysikaliska teorier tillämpliga på stora områden av fysiken. Sådana teorier anses generellt korrekta, med förbehåll för ytterligare begränsningar. Till exempel är klassisk mekanik korrekt om storleken på de studerade föremålen är mycket större än storleken på atomer , hastigheterna är mycket mindre än ljusets hastighet och gravitationskrafterna är små. Dessa teorier utforskas fortfarande aktivt; till exempel upptäcktes en sådan aspekt av klassisk mekanik som kaosteori först på 1900-talet . De utgör grunden för all fysisk forskning. Inom ramen för dessa teorier förklarade M. V. Lomonosov orsakerna till ämnens aggregerade tillstånd (fasta, flytande och gasformiga tillstånd) och utvecklade teorin om värme.

Teori Huvudsektioner Begrepp
klassisk mekanik Newtons lagar  - Lagrangmekanik  - Hamiltonsk mekanik  - Kaosteori  - Hydrodynamik  - Geofysisk hydrodynamik  - Kontinuummekanik Ämne  - Rum  - Tid  - Energi  - Rörelse  - Massa  - Längd  - Hastighet  - Kraft  - Kraft  - Arbete  - Konserveringslag  - Tröghetsmoment  - Vinkelmoment  - Kraftmoment  - Våg  - Action  - Dimension
Elektromagnetism Elektrostatik  - Elektricitet  - Magnetostatik  - Magnetism  - Maxwells ekvationer  - Elektrodynamik  - Magnetohydrodynamik Elektrisk laddning  - Spänning  - Ström  - Elektriskt fält  - Magnetfält  - Elektromagnetiskt fält  - Elektromagnetisk strålning  - Motstånd  - Elektromotorisk kraft
Termodynamik och statistisk fysik Värmemotor  - Molekylär-kinetisk teori  - Icke- jämviktstermodynamik Specifik volym ( Densitet ) - Tryck  - Temperatur  - Boltzmanns konstant  - Entropi  - Fri energi  - Termodynamisk jämvikt  - Fördelningsfunktion  - Mikrokanonisk fördelning  - Grand canonical distribution  - Kvantitet värme
Kvantmekanik Schrödinger Ekvation  - Feynman Integral  - Kvantfältteori Hamiltonian  - Identiska partiklar  - Plancks konstant  - Mätning  - Kvantoscillator  - Vågfunktion  - Nollenergi  - Renormalisering
Relativitetsteorin Special Relativity  — Allmän relativitet  — Relativistisk hydrodynamik Relativitetsprincipen  - 4-vektor  - Rum-tid  - Ljuskon  - Världslinje  - Ljushastighet  - Relativitet för simultanitet  - Energi-momentumtensor  - Krökning av rum-tid  - Svart hål

Fysikens grenar

Makroskopisk fysik

Makroskopisk fysik studerar fenomen och lagar i den välbekanta världen, där storleken på kroppar är jämförbar med storleken på en person .

Mikroskopisk fysik

Mikroskopisk fysik utforskar "mikrovärlden", där storleken på kroppar är många gånger mindre än storleken på en person .

Sektioner av fysik i skärningspunkten mellan vetenskaper

Hjälp

Stora tidskrifter

ryska

Utländsk

Samt förtrycksarkivet arXiv.org , där artiklarna dyker upp mycket tidigare än de dyker upp i tidskrifter och är tillgängliga för gratis nedladdning.

Koder i kunskapsklassificeringssystem

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Prokhorov A. M. Fysik // Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov. - M .: Great Russian Encyclopedia , 1998. - T. 5. - S. 310-320. — 760 sid. — ISBN 5-85270-101-7 .
  2. ↑ Fysik // Stora sovjetiska encyklopedin  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
  3. ↑ Wolfian Experimental Physics på Wikisource
  4. ↑ Moshchansky V. N. Bildning av världsbilden för studenter i fysikstudier. - M .: Utbildning, 1976. - Upplaga 80 000 ex. - s. 130 - 134
  5. ↑ Moshchansky V. N. Bildning av världsbilden för studenter i fysikstudier. - M .: Utbildning, 1976. - Upplaga 80 000 ex. - s.30
  6. ↑ Poincaré, 1990 .
  7. ↑ Zubov V.P. Antikens fysiska idéer // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 11-80;
  8. ↑ Aristoteles  fysik // Aristoteles . Verk i fyra volymer. T. 3. - M. : Tanke, 1981. - 550 sid.  - S. 59-262.
  9. ↑ Zubov V.P. Fysiska idéer från medeltiden // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 81-128;
  10. ↑ Zubov V.P. Renässansens fysiska idéer // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., Sovjetunionens vetenskapsakademi, 1959. - S. 129-155;
  11. ↑ Kuznetsov B. G. Genesis av den mekaniska förklaringen av fysiska fenomen och idéerna om kartesisk fysik // ed. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 156-185;
  12. ↑ Kuznetsov B. G. Grundläggande principer för Newtons fysik // ed. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 186-197;
  13. ↑ 1 2 3 Kudryavtsev P. S. Huvudlinjerna för utveckling av fysiska idéer under XVIII-talet // ed. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 198-217;
  14. ↑ Kudryavtsev P.S. Utveckling av teorin om det elektromagnetiska fältet // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 236-262;
  15. ↑ Kudryavtsev P.S. Lagen om energibevarande // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 218-228;
  16. ↑ Kudryavtsev P.S. Utveckling av idéerna om termodynamik och atomism. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 229-235;
  17. ↑ Kuznetsov B.G. Grundtankar om den speciella relativitetsteorin. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 263-287;
  18. ↑ Kuznetsov B. G. Grundidéer i den allmänna relativitetsteorin // ed. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 288-322;
  19. ↑ Polak L. S. Uppkomsten av kvantfysik // ed. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 323-389;
  20. ↑ Kuznetsov B. G. Grundläggande idéer om kvantmekanik // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR Academy of Sciences, 1959. - S. 390-421;
  21. ↑ Ivanenko D. D. Elementarpartiklar // otv. ed. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Uppsatser om utvecklingen av grundläggande fysiska idéer. - M., USSR:s vetenskapsakademi, 1959. - S. 422-510;

Litteratur

Länkar

 Vetenskapliga riktningar
Humaniora naturlig offentlig Applicerad Teknisk Exakt
Vetenskap om vetenskap
 Naturvetenskap
 Avsnitt av materialvetenskap
Grundläggande definitioner
Huvudriktningar
Allmänna aspekter
Andra viktiga anvisningar
Relaterade vetenskaper
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk