Физика

История

Древняя астрономия

Астрономия - древнейшая естественная наука. Шумеры и древние египтяне изучали звезды, в основном с целью предсказания и религии. Первые карты Вавилонских звезд датируются примерно 1200 годом до нашей эры. Эти астрономические события являются периодическими и восходят к Вавилонянам. Их понимание не было научным, но их наблюдения оказали влияние на последующую астрономию. Много астрономии пришло из Месопотамии, Вавилонии, Древнего Египта и Древней Греции. Астрономы из Египта строили памятники, которые показывали, как перемещались объекты на небе, и большинство названий созвездий в Северном полушарии пришло от греческих астрономов.

философия природы

Естественная философия началась в Греции около 650 г. до н.э., когда движение философов заменило суеверие на натурализм, опровергнув духовное. Левципп и его ученик Демокрит выдвинули идею атома примерно в этот период.

Физика в средневековом исламском мире

Исламские ученые продолжали изучать аристотелевскую физику в исламский "золотой век". Один из основных вкладов был внесен в астрономию наблюдений. Некоторые из них, такие как Ибн Сахл, Аль-Кинди, Ибн аль-Хайтам, Аль-Фариси и Авиценна, работали в области оптики и зрения. В "Книге оптики" Ибн аль-Хайтам отверг прежние греческие представления о видении и предложил новую теорию. Он изучал, как свет попадает в глаз, и разработал камеру-обскуру. Позже европейские ученые построили из этой книги очки, лупы, телескопы и фотоаппараты.

классическая физика

После научной революции физика стала отдельной областью исследований. Эксперименты Галилея помогли создать классическую физику. Несмотря на то, что он не изобрел телескоп, он использовал его, когда смотрел в ночное небо. Он поддержал идею Коперника о том, что Земля движется вокруг Солнца (гелиоцентризм). Он также исследовал гравитацию. Исаак Ньютон использовал идеи Галилея, чтобы создать три своих закона движения и закон всемирного притяжения. Вместе эти законы объяснили движение падающих тел около земли и движение земли и планет вокруг солнца.

Через пару столетий промышленная революция была в самом разгаре, и было сделано еще много открытий во многих областях науки. Законы классической физики достаточно хороши для изучения объектов, которые движутся намного медленнее скорости света, и не являются микроскопическими. Когда ученые впервые изучили квантовую механику, им пришлось создать новый набор законов, который стал началом современной физики.

Современная физика

Исследуя частицы, ученые обнаружили то, что классическая механика не могла объяснить. Классическая механика предсказала, что скорость света меняется, но эксперименты показали, что скорость света остается прежней. Это было предсказано теорией особой относительности Альберта Эйнштейна. Эйнштейн предсказал, что скорость электромагнитного излучения через пустое пространство всегда будет одинаковой. Его видение пространства-времени заменило древнюю идею о том, что пространство и время - это совершенно разные вещи.

Макс Планк придумал квантовую механику, чтобы объяснить, почему металл высвобождает электроны, когда вы светите на него, и почему материя испускает излучение. Квантовая механика применима для очень маленьких вещей, таких как электроны, протоны и нейтроны, которые составляют атом. Такие люди, как Вернер Гейзенберг, Эрвин Шрёдингер и Пауль Дирак продолжали работать над квантовой механикой, и в конце концов мы получили Стандартную модель.

Определение

Физика - это изучение энергии и материи в пространстве и времени и их связи друг с другом. Физики предполагают существование массы, длины, времени и электрического тока, а затем определяют (дают значение) все остальные физические величины с точки зрения этих базовых величин. Маса, длина, время и электрический ток никогда не определяются, но всегда определяются стандартные единицы, используемые для их измерения. В Международной системе единиц (сокращенно SI от французской Système International) килограмм является основной единицей массы, метр - основной единицей длины, второй - основной единицей времени, ампер - основной единицей электрического тока. В дополнение к этим четырем единицам есть еще три: моль, которая является единицей количества материи, кандела, которая измеряет интенсивность света (мощность света) и кельвин, единица температуры.

Физика изучает, как движутся вещи, и силы, которые заставляют их двигаться. Например, физика использует скорость и ускорение, чтобы показать, как движутся вещи. Кроме того, физики изучают силы гравитации, электричества, магнетизма и силы, которые удерживают вещи вместе.

Физика изучает очень большие и очень маленькие вещи. Например, физики могут изучать звезды, планеты и галактики, а также маленькие частицы материи, такие как атомы и электроны, они могут также изучать звук, свет и другие волны. Кроме того, они могут изучать энергию, тепло и радиоактивность, и даже пространство и время. Физика не только помогает людям понять, как движутся объекты, но и как они меняют форму, как они производят шум, какими горячими или холодными они будут, и из чего они сделаны на самом маленьком уровне.

Физика и математика

Физика - это количественная наука, потому что она основана на измерении числами. Математика используется в физике для создания моделей, которые пытаются предсказать, что произойдет в природе. Эти предсказания сравниваются с тем, как работает реальный мир. Физики всегда работают над тем, чтобы сделать свои модели мира лучше.

Филиалы

Классическая механика содержит такие основные темы, как ньютоновские законы движения, лагранжевая механика, гамильтоновская механика, кинематика, статика, динамика, теория хаоса, акустика, гидродинамика, механика сплошных сред. Классическая механика - это все о силах, действующих на тело в природе, балансирующих силах, поддерживающих экулибровое состояние и т.д. .

Электромагнетизм - это изучение зарядов на конкретном теле. Он содержит подтемы, такие как электростатика, электродинамика, электричество, магнетизм, магнитостатика, уравнения Максвелла, оптика.

Термодинамика и статистическая механика связаны с температурой. Она включает в себя основные темы, такие как Тепловой двигатель, кинетическая теория. Используются такие термины, как тепло(Q), работа(W) и внутренняя энергия (U). Первый закон термодинамики дает нам отношение к ним по следующему уравнению (ΔU = Q - W)

Квантовая механика - это изучение частицы на атомном уровне с учетом атомной модели. Она включает подтемы Интегральная формулировка пути, теория рассеяния, уравнение Шредингера, квантовая теория поля, квантовая статистическая механика.

Относительность

Передовые знания

Общее описание

Физика - это наука о материи и о том, как материя взаимодействует. Материя - это любой физический материал во вселенной. Все сделано из материи. Физика используется для описания физической вселенной вокруг нас и для предсказания того, как она будет себя вести. Физика - это наука, занимающаяся открытием и описанием универсальных законов, которые управляют материей, движением и силами, пространством и временем, а также другими особенностями природного мира.

Хлеб и цели физики

Скрутка физики широка - от мельчайших компонентов материи и сил, которые ее удерживают, до галактик и еще больших вещей. Похоже, что в этом диапазоне действуют только четыре силы. Однако даже эти четыре силы (гравитация, электромагнетизм, слабая сила, связанная с радиоактивностью, и сильная сила, удерживающая протоны и нейтроны в атоме вместе) считаются различными частями одной силы.

Физика в основном направлена на то, чтобы сделать более простые, общие и точные правила, определяющие характер и поведение материи и самого пространства. Одна из главных целей физики - создание теорий, которые применимы ко всему во Вселенной. Другими словами, физику можно рассматривать как изучение тех универсальных законов, которые определяют на как можно более базовом уровне поведение физической вселенной.

Физика использует научный метод

Физика использует научный метод. То есть собираются данные экспериментов и наблюдений. Выдвигаются теории, которые пытаются объяснить эти данные. Физика использует эти теории не только для описания физических явлений, но и для моделирования физических систем и предсказания того, как эти физические системы будут себя вести. Затем физики сравнивают эти предсказания с наблюдениями или экспериментальными данными, чтобы показать, верна ли теория или нет.

Теории, которые хорошо подкреплены данными и являются особенно простыми и общими, иногда называют научными законами. Конечно, все теории, в том числе и те, которые известны как законы, могут быть заменены более точными и более общими законами, когда обнаруживается несогласие с данными.

Физика является количественной

Физика является более количественной, чем большинство других наук. То есть многие наблюдения в физике могут быть представлены в виде численных измерений. В большинстве теорий физики математика используется для выражения своих принципов. Большинство предсказаний, основанных на этих теориях, являются числовыми. Это объясняется тем, что в тех областях, которыми занимается физика, количественные подходы работают лучше, чем в других областях. Науки также имеют тенденцию со временем становиться более количественными по мере того, как они становятся более высокоразвитыми, и физика является одной из старейших наук.

Поля физики

Классическая физика обычно включает в себя области механики, оптики, электричества, магнетизма, акустики и термодинамики. Современная физика - термин, обычно используемый для обозначения областей, которые опираются на квантовую теорию, включая квантовую механику, атомную физику, ядерную физику, физику частиц и физику конденсированных сред, а также более современные области общей и специальной относительности, но эти последние две области часто рассматриваются как области классической физики, поскольку они не опираются на квантовую теорию. Хотя это различие можно обнаружить в старых работах, оно не представляет особого интереса, так как квантовые эффекты теперь понимаются как важные даже в тех областях, которые раньше назывались классическими.

Подходы в физике

Существует множество подходов к изучению физики, а также множество различных видов деятельности в области физики. Существует два основных вида деятельности в физике: сбор данных и разработка теорий.

Данные в некоторых подполях физики поддаются экспериментированию. Например, физика конденсированного вещества и ядерная физика выигрывают от возможности проводить эксперименты. Экспериментальная физика сосредоточена главным образом на эмпирическом подходе. Иногда эксперименты проводятся для изучения природы, а в других случаях - для получения данных для сравнения с предсказаниями теорий.

Некоторые другие области физики, такие как астрофизика и геофизика, в основном являются науками-наблюдениями, потому что большая часть их данных должна собираться пассивно, а не путем экспериментов. Однако программы наблюдений в этих областях используют многие из тех же самых инструментов и технологий, которые используются в экспериментальных подобластях физики.

Теоретическая физика часто использует количественные подходы для разработки теорий, которые пытаются объяснить данные. Таким образом, физики-теоретики часто используют инструменты математики. Теоретическая физика часто может включать создание количественных предсказаний физических теорий и сравнение этих предсказаний с данными. Теоретическая физика иногда создает модели физических систем до того, как данные будут доступны для проверки и поддержки этих моделей.

Эти два основных вида деятельности в области физики, сбора данных, теории производства и тестирования, используют множество различных навыков. Это привело к большой специализации в физике, а также к внедрению, разработке и использованию инструментов из других областей. Например, физики-теоретики используют в своей работе математику и численный анализ, а также статистику и программное обеспечение по вероятности и компьютерные программы. Физики-экспериментаторы разрабатывают инструменты и методы сбора данных с использованием инженерных и компьютерных технологий и многих других областей техники. Зачастую инструменты из этих других областей не совсем подходят для нужд физики, и их необходимо менять или создавать более продвинутые версии.

Часто новая физика открывается, если физики-экспериментаторы проводят эксперимент, который нынешние теории не могут объяснить, или если физики-теоретики генерируют теории, которые затем могут быть проверены физиками-экспериментаторами.

Экспериментальная физика, техника и технологии связаны между собой. Эксперименты часто требуют специализированных инструментов, таких как ускорители частиц, лазеры, и важные промышленные приложения, такие как транзисторы и магнитно-резонансная томография, появились в результате прикладных исследований.

Физики

Известные физики-теоретики

Известные физики-теоретики

Связанные страницы

• Астрономия
• Энергетика
• Материя
• Время