Fysik

Fysik (fra andet græsk φυσική  - " naturlig " fra φύσις  - " natur ") er et naturvidenskabsområde : videnskaben om de mest generelle naturlove , stoffet , dets struktur, bevægelse og transformationsregler. Fysikkens begreber og dens love ligger til grund for al naturvidenskab [1] [2] . Er en eksakt videnskab .

Udtrykket "fysik" dukker først op i skrifter af en af ​​antikkens største tænkere - Aristoteles (4. århundrede f.Kr.). Oprindeligt var udtrykkene "fysik" og " filosofi " synonyme , da begge discipliner var baseret på ønsket om at forklare lovene for universets funktion . Men som et resultat af den videnskabelige revolution i det 16. århundrede udviklede fysikken sig til en selvstændig videnskabelig gren.

I den moderne verden er vigtigheden af ​​fysik ekstremt høj. Alt, hvad der adskiller det moderne samfund fra samfundet i tidligere århundreder, dukkede op som et resultat af den praktiske anvendelse af fysiske opdagelser. Så forskning inden for elektromagnetisme førte til udseendet af telefoner og senere mobiltelefoner , opdagelser i termodynamik gjorde det muligt at skabe en bil , udviklingen af ​​elektronik førte til udseendet af computere . Udviklingen af ​​fotonik kan gøre det muligt at skabe fundamentalt nye - fotoniske - computere og andet fotonisk udstyr, der skal erstatte eksisterende elektronisk udstyr. Udviklingen af ​​gasdynamik førte til fremkomsten af ​​fly og helikoptere.

Viden om fysikken i processer, der foregår i naturen, udvides og uddybes konstant. De fleste af de nye opdagelser modtager snart feasibility-undersøgelser ( især i industrien ). Forskere bliver dog konstant konfronteret med nye mysterier – der opdages fænomener, som kræver nye fysiske teorier at forklare og forstå. På trods af den enorme mængde af akkumuleret viden, er moderne fysik stadig meget langt fra at kunne forklare alle naturfænomener.

Det generelle videnskabelige grundlag for fysiske metoder udvikles i vidensteorien og videnskabens metodologi .

Ordet "fysik" blev introduceret i det russiske sprog af M.V. Lomonosov , som udgav den første fysiklærebog i Rusland - hans oversættelse fra det tyske sprog af lærebogen "Wolfian Experimental Physics" af H. Wolf (1746) [3] . Den første originale lærebog i fysik på russisk var kurset "Kort skitse af fysik" (1810), skrevet af P. I. Strakhov .

Fag for fysik

Fysik er naturvidenskaben ( naturvidenskab ) i den mest generelle forstand (en del af naturvidenskaben ). Emnet for dens undersøgelse er stof (i form af stof og felter ) og de mest generelle former for dets bevægelse, såvel som naturens grundlæggende vekselvirkninger , der styrer bevægelsen af ​​stof.

Nogle mønstre er fælles for alle materielle systemer (for eksempel bevarelse af energi ) - de kaldes fysiske love.

Fysik er nært beslægtet med matematik : matematik er det apparat, hvormed fysiske love kan angives præcist. Fysiske teorier er næsten altid formuleret som matematiske ligninger, der bruger mere komplekse grene af matematik, end det er normalt i andre videnskaber. Omvendt blev udviklingen af ​​mange områder af matematik stimuleret af fysisk videnskabs behov.

Videnskabelig metode

Fysik er en naturvidenskab. Kilden til viden for hende er praktisk aktivitet: observationer, eksperimentel undersøgelse af naturfænomener, produktionsaktiviteter. Rigtigheden af ​​fysisk viden verificeres ved eksperiment, brug af videnskabelig viden i produktionsaktiviteter. En generalisering af resultaterne af videnskabelige observationer og eksperimenter er de fysiske love , der forklarer disse observationer og eksperimenter [4] . Fysikken er fokuseret på studiet af grundlæggende og simpleste fænomener og på svar på simple spørgsmål: hvad består stof af , hvordan interagerer stofpartikler med hinanden, efter hvilke regler og love bevæger partikler sig osv.

Grundlaget for fysisk forskning er etableringen af ​​fakta ved observation og eksperimenter . Analyse af data fra et sæt eksperimenter giver os mulighed for at identificere og formulere et mønster . På de første stadier af forskningen er mønstrene overvejende empiriske, fænomenologiske, det vil sige, at fænomenet beskrives kvantitativt ved hjælp af visse parametre, der er karakteristiske for de kroppe og stoffer , der undersøges . De opnåede fakta udsættes for forenkling, idealisering ved at introducere ideelle objekter. På basis af idealisering skabes modeller af de undersøgte objekter og fænomener. Fysiske objekter, modeller og ideelle objekter er beskrevet i sproget fysiske størrelser. Derefter etableres forbindelser mellem naturfænomener og udtrykt i form af fysiske love [5] . Fysiske love testes ved hjælp af et gennemtænkt eksperiment , hvor fænomenet (fænomenet) ville manifestere sig i den reneste mulige form og ikke ville blive kompliceret af andre fænomener (fænomener). Ved at analysere mønstre og parametre bygger fysikere fysiske teorier , der gør det muligt at forklare de fænomener, der undersøges, baseret på ideer om strukturen af ​​kroppe og stoffer og samspillet mellem deres bestanddele. Fysiske teorier skaber på sin side forudsætningerne for at opstille præcise eksperimenter, i hvilke omfanget af deres anvendelighed hovedsageligt bestemmes. Generelle fysiske teorier gør det muligt at formulere fysiske love, der betragtes som generelle sandheder, indtil akkumuleringen af ​​nye eksperimentelle resultater kræver deres forfining eller revision.

Så for eksempel bemærkede Stephen Gray , at elektricitet kan overføres over en ret betydelig afstand ved hjælp af fugtede tråde og begyndte at undersøge dette fænomen. Georg Ohm var i stand til at identificere et kvantitativt mønster for ham - strømmen i lederen er direkte proportional med spændingen og omvendt proportional med strømlederens modstand. Dette mønster er kendt som Ohms lov . I dette tilfælde var Ohms eksperimenter naturligvis afhængige af nye strømkilder og på nye måder at måle effekten af ​​elektrisk strøm på, hvilket gjorde det muligt at kvantificere den. Resultaterne af yderligere forskning gjorde det muligt at abstrahere fra formen og længden af ​​strømlederne og introducere sådanne fænomenologiske egenskaber som lederens resistivitet og strømkildens indre modstand . Ohms lov er stadig grundlaget for elektroteknik, men forskning har også afsløret omfanget af dens anvendelighed - elektriske kredsløbselementer med ikke-lineære strøm-spændingskarakteristika , samt stoffer, der i visse situationer ikke har nogen elektrisk modstand - superledere . Efter opdagelsen af ​​ladede mikropartikler - elektroner (senere protoner og andre) blev der formuleret en mikroskopisk teori om elektrisk ledningsevne, der forklarer modstandens afhængighed af temperatur ved at sprede elektroner på vibrationer i krystalgitteret, urenheder osv.

Samtidig vil det være forkert at antage, at kun den empiriske tilgang bestemmer fysikkens udvikling. Mange vigtige opdagelser blev gjort "på spidsen af ​​pennen", eller eksperimentel afprøvning af teoretiske hypoteser. For eksempel formulerede Pierre Louis de Maupertuis princippet om mindste handling i 1744 ud fra generelle betragtninger, og dets gyldighed kan ikke fastslås eksperimentelt på grund af princippets universalitet. På nuværende tidspunkt, klassisk og kvantemekanik, er feltteori baseret på princippet om mindste handling. I 1899 introducerede Max Planck begrebet et elektromagnetisk feltkvante , et handlingskvante, som heller ikke var en konsekvens af observationer og eksperimenter, men en rent teoretisk hypotese. I 1905 udgav Albert Einstein et værk om den særlige relativitetsteori , bygget deduktivt ud fra de mest generelle fysiske og geometriske overvejelser. Henri Poincaré  , en matematiker, der er velbevandret i fysikkens videnskabelige metoder, skrev, at hverken den fænomenologiske eller den spekulative tilgang hver for sig beskriver og ikke kan beskrive fysisk videnskab [6] .

Fysikkens kvantitative karakter

Fysik  er en kvantitativ videnskab. Et fysisk eksperiment er baseret på målinger, det vil sige en sammenligning af egenskaberne ved de fænomener, der undersøges, med visse standarder. Til dette formål har fysikken udviklet et sæt fysiske enheder og måleinstrumenter. Individuelle fysiske enheder kombineres til systemer af fysiske enheder. Så på det nuværende udviklingstrin for videnskaben er det internationale system af enheder (SI) standarden , men de fleste teoretikere foretrækker stadig at bruge det Gaussiske enhedssystem (CGS) .

Kvantitative afhængigheder opnået eksperimentelt behandles ved matematiske metoder, hvilket igen gør det muligt at bygge matematiske modeller af de fænomener, der undersøges.

Med en ændring i ideer om arten af ​​visse fænomener ændres også de fysiske enheder, hvori fysiske størrelser måles. Så for eksempel for at måle temperatur blev der først foreslået vilkårlige temperaturskalaer, som opdelte temperaturintervallet mellem karakteristiske fænomener (for eksempel frysning og kogende vand) i et vist antal mindre intervaller, som blev kaldt temperaturgrader. For at måle mængden af ​​varme blev der indført en enhed - kalorie , som bestemte mængden af ​​varme, der skulle til for at opvarme et gram vand med en grad. Men over tid har fysikere etableret en overensstemmelse mellem de mekaniske og termiske former for energi. Det viste sig således, at den tidligere foreslåede enhed for mængden af ​​varme, kalorien, er overflødig, ligesom temperaturenheden . Både varme og temperatur kan måles i enheder af mekanisk energi. I den moderne æra er kalorieindholdet og graden ikke gået ud af praktisk brug, men der er et nøjagtigt numerisk forhold mellem disse mængder og Joule -enheden for energi . Graden, som en enhed af temperaturen, indgår i SI-systemet , og overgangskoefficienten fra temperatur til energimængder - Boltzmann-konstanten  - betragtes som en fysisk konstant.

Fysikkens historie

Fysik er videnskaben om stof , dets egenskaber og bevægelse . Det er en af ​​de ældste videnskabelige discipliner [7] .

Folk har siden oldtiden forsøgt at forstå materiens egenskaber: hvorfor kroppe falder til jorden, hvorfor forskellige stoffer har forskellige egenskaber osv. Folk var også interesserede i spørgsmål om verdens struktur, solens og månens natur . Først forsøgte de at lede efter svar på disse spørgsmål i filosofien . For det meste er filosofiske teorier, der forsøger at besvare sådanne spørgsmål, ikke blevet testet i praksis. Men på trods af det faktum, at filosofiske teorier ofte forkert beskrev observationer, selv i oldtiden, opnåede menneskeheden betydelig succes inden for astronomi , og den store græske videnskabsmand Archimedes formåede endda at give præcise kvantitative formuleringer af mange love om mekanik og hydrostatik.

Nogle af de gamle tænkeres teorier, såsom ideerne om atomer , som blev formuleret i det antikke Grækenland og Indien, var forud for deres tid. Gradvist begyndte naturvidenskaben at adskille sig fra almen filosofi , hvoraf den vigtigste komponent var fysik. Allerede Aristoteles brugte navnet "fysik" i titlen på en af ​​hans hovedafhandlinger [8] . Trods en række ukorrekte udsagn forblev Aristoteles' fysik grundlaget for viden om naturen i århundreder.

Periode før den videnskabelige revolution

Menneskehedens evne til at tvivle og revidere holdninger, der tidligere blev betragtet som de eneste sande, på jagt efter svar på nye spørgsmål, førte til sidst til en æra med store videnskabelige opdagelser, som i dag kaldes den videnskabelige revolution , som begyndte midt i 16. århundrede. Forudsætningerne for disse grundlæggende ændringer blev dannet takket være arven fra gamle tænkere, hvis arv kan spores tilbage til Indien og Persien. Den persiske lærde Nasir al-Din al-Tusi påpegede de betydelige mangler ved det ptolemæiske system .

Middelalderens Europa mistede i nogen tid kendskabet til oldtiden, men under indflydelse af det arabiske kalifat vendte de værker af Aristoteles, som var bevaret af araberne, tilbage. I XII-XIII århundreder fandt værker af indiske og persiske videnskabsmænd også vej til Europa. I middelalderen begyndte den videnskabelige metode at tage form, hvor hovedrollen blev tildelt eksperimenter og matematisk beskrivelse. Ibn al-Haytham ( Alhazen ) beskrev i sin "Book of Optics", skrevet i 1021, eksperimenter, der bekræftede hans teori om syn, ifølge hvilken øjet opfatter lys udsendt af andre objekter, og ikke øjet selv udsender lys, som Euklid og Ptolemæus. Ibn al-Haythams eksperimenter brugte en camera obscura . Ved hjælp af denne enhed testede han sine hypoteser vedrørende lysets egenskaber: enten forplanter lyset sig i en lige linje, eller forskellige lysstråler blander sig i luften [9] .

Videnskabelig revolution

Perioden med den videnskabelige revolution er karakteriseret ved godkendelsen af ​​den videnskabelige forskningsmetode, isoleringen af ​​fysikken fra massen af ​​naturfilosofi til et separat område og udviklingen af ​​individuelle sektioner af fysik: mekanik, optik, termodynamik osv. [ 10]

De fleste historikere er af den opfattelse, at den videnskabelige revolution begyndte i 1543 , da Nicolaus Copernicus for første gang blev hentet fra Nürnberg i et trykt eksemplar af sin bog Om himmelsfærernes revolutioner .

Derefter, i omkring hundrede år, blev menneskeheden beriget af arbejdet udført af sådanne forskere som Galileo Galilei , Christian Huygens , Johannes Kepler , Blaise Pascal m.fl.. [11] Galileo var den første, der konsekvent anvendte den videnskabelige metode og udførte eksperimenter at bekræfte hans antagelser og teorier. Han formulerede nogle love for dynamik og kinematik, især inertiloven, og testede dem empirisk. I 1687 udgav Isaac Newton Principia, hvori han i detaljer beskrev to grundlæggende fysiske teorier: legemers bevægelseslove, kendt som Newtons love, og tyngdelovene. Begge teorier var i fremragende overensstemmelse med eksperimentet. Bogen gav også teorier om væskers bevægelse [12] . Efterfølgende blev klassisk mekanik omformuleret og udvidet af Leonhard Euler , Joseph Louis Lagrange , William Rowan Hamilton og andre [13] . Tyngdelovene lagde grundlaget for det, der senere blev til astrofysik , som bruger fysiske teorier til at beskrive og forklare astronomiske observationer.

I Rusland var Mikhail Lomonosov den første til at yde et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​fysisk mineralogi, matematisk fysik, biofysik og astronomi i studiet af nordlys og komethalernes fysik [13] . Blandt hans mest betydningsfulde videnskabelige resultater inden for fysik er atompartikelteorien om strukturen af ​​stof og stof. Lomonosovs og hans kollega GV Rikhmans værker ydede et vigtigt bidrag til at forstå den elektriske natur af lynudladninger. Lomonosov udførte ikke kun en strålende langtidsundersøgelse af atmosfærisk elektricitet og etablerede en række empiriske mønstre af tordenvejrsfænomener, men også i sit arbejde "Et ord om luftfænomener, fra elektrisk kraft, der forekommer" (1753) forklarede han årsagen til udseende af elektricitet i tordenskyer ved konvektion af varm luft (nær Jordens overflade) og kold luft (i den øvre atmosfære). Lomonosov udviklede en teori om lys og fremsatte en tre-komponent teori om farve, ved hjælp af hvilken han forklarede de fysiologiske mekanismer for farvefænomener. Ifølge Lomonosov er farver forårsaget af virkningen af ​​tre typer æter og tre typer farvefølende stof, der udgør bunden af ​​øjet. Teorien om farve og farvesyn, foreslået af Lomonosov i 1756, har modstået tidens prøve og har indtaget sin retmæssige plads i den fysiske optiks historie.

Efter etableringen af ​​mekanikkens love af Newton, var det næste forskningsfelt elektricitet. Grundlaget for skabelsen af ​​teorien om elektricitet blev lagt af observationer og eksperimenter fra sådanne videnskabsmænd fra det 17. og 18. århundrede som Robert Boyle , Stephen Gray , Benjamin Franklin [13] . De grundlæggende begreber blev dannet - elektrisk ladning og elektrisk strøm. I 1831 viste den engelske fysiker Michael Faraday sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme og demonstrerede, at en bevægelig magnet inducerer en strøm i et elektrisk kredsløb. Baseret på dette koncept byggede James Clerk Maxwell teorien om det elektromagnetiske felt. Eksistensen af ​​elektromagnetiske bølger, der forplanter sig med lysets hastighed, fulgte af Maxwells ligningssystem . Eksperimentel bekræftelse af dette blev fundet af Heinrich Hertz , som opdagede radiobølger [14] .

Med konstruktionen af ​​teorien om det elektromagnetiske felt og elektromagnetiske bølger, sejren for bølgeteorien om lys, grundlagt af Huygens, over den korpuskulære teori om Newton, blev konstruktionen af ​​klassisk optik fuldført. Langs denne vej er optikken blevet beriget af forståelsen af ​​lysets diffraktion og interferens, opnået gennem arbejdet af Augustin Fresnel og Thomas Young .

I det 18. og det tidlige 19. århundrede blev de grundlæggende love for gassers adfærd opdaget, og Sadi Carnots arbejde med teorien om varmemotorer åbnede et nyt trin i udviklingen af ​​termodynamikken . I det 19. århundrede etablerede Julius Mayer og James Joule ækvivalensen af ​​mekaniske og termiske energier, hvilket førte til en udvidet formulering af loven om energibevarelse ( termodynamikkens første lov ) [15] . Takket være Rudolf Clausius blev termodynamikkens anden lov formuleret, og begrebet entropi blev introduceret . Senere lagde Josiah Willard Gibbs grundlaget for statistisk fysik , og Ludwig Boltzmann foreslog en statistisk fortolkning af begrebet entropi [16] .

I slutningen af ​​det 19. århundrede kom fysikere til en betydelig opdagelse - eksperimentel bekræftelse af atomets eksistens. På dette tidspunkt ændrede fysikkens rolle i samfundet sig også markant. Fremkomsten af ​​ny teknologi (elektricitet, radio, bil osv.) krævede en stor mængde anvendt forskning. Videnskab er blevet en profession. General Electric var den første til at åbne sine egne forskningslaboratorier; de samme laboratorier begyndte at dukke op i andre firmaer.

Ændring af paradigmer

Slutningen af ​​det nittende, begyndelsen af ​​det tyvende århundrede var en tid, hvor fysikere under pres fra nye eksperimentelle data måtte revidere gamle teorier og erstatte dem med nye, idet de kiggede dybere og dybere ind i stoffets struktur. Michelson-Morley-eksperimentet slog fundamentet ud under fødderne af klassisk elektromagnetisme og såede tvivl om æterens eksistens. Nye fænomener blev opdaget, såsom røntgenstråler og radioaktivitet. Før fysikerne nåede at bevise atomets eksistens, dukkede beviser for elektronens eksistens op, eksperimenter med den fotoelektriske effekt og undersøgelsen af ​​spektret af termisk stråling gav resultater, der ikke kunne forklares ud fra principperne i klassisk fysik. I pressen blev denne periode kaldt fysikkens krise, men den blev samtidig en triumfperiode for fysikken, som formåede at udvikle nye revolutionære teorier, der ikke blot forklarede uforståelige fænomener, men også mange andre, hvilket åbnede vejen for en ny forståelse af naturen.

I 1905 konstruerede Albert Einstein den særlige relativitetsteori, som viste, at begrebet en æter ikke var nødvendigt for at forklare elektromagnetiske fænomener. Samtidig skulle Newtons klassiske mekanik ændres, så den fik en ny formulering, der er gyldig ved høje hastigheder. Idéer om rummets og tidens natur har også ændret sig radikalt [17] . Einstein udviklede sin teori til den generelle relativitetsteori, udgivet i 1916. Den nye teori omfattede en beskrivelse af gravitationsfænomener og banede vejen for udviklingen af ​​kosmologi, videnskaben om universets udvikling [18] .

I betragtning af problemet med termisk stråling af et sort legeme, foreslog Max Planck i 1900 den utrolige idé, at elektromagnetiske bølger udsendes i portioner, hvis energi er proportional med frekvensen. Disse dele blev kaldt kvanter, og selve ideen begyndte konstruktionen af ​​en ny fysisk teori - kvantemekanik, som yderligere ændrede den klassiske newtonske mekanik, denne gang ved meget små størrelser af det fysiske system. Også i 1905 anvendte Albert Einstein Plancks idé om med succes at forklare eksperimenter med den fotoelektriske effekt, idet man antog, at elektromagnetiske bølger ikke kun udsendes, men også absorberes af kvanter. Den korpuskulære teori om lys, som så ud til at have lidt et knusende nederlag i kampen med bølgeteorien, fik igen støtte.

Striden mellem korpuskulær og bølgeteori fandt sin løsning i bølge-partikel dualitet, en hypotese formuleret af Louis de Broglie . Ifølge denne hypotese udviser ikke kun et kvantum af lys, men også enhver anden partikel samtidigt de egenskaber, der er iboende i både blodlegemer og bølger. Louis de Broglies hypotese blev bekræftet i eksperimenter med elektrondiffraktion.

I 1911 foreslog Ernest Rutherford en planetteori om atomet, og i 1913 byggede Niels Bohr en model af atomet, hvori han postulerede kvantenaturen af ​​elektronernes bevægelse. Takket være arbejdet fra Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, Paul Dirac og mange andre har kvantemekanikken fundet sin nøjagtige matematiske formulering, bekræftet af adskillige eksperimenter. I 1927 blev den københavnske fortolkning skabt, som åbnede vejen for forståelsen af ​​kvantebevægelsens love på et kvalitativt niveau [19] [20] .

Moderne fysik

Med opdagelsen af ​​radioaktivitet af Henri Becquerel begyndte udviklingen af ​​kernefysik, hvilket førte til fremkomsten af ​​nye energikilder: atomenergi og kernefusionsenergi. Nye partikler opdaget i studiet af nukleare reaktioner: neutron , proton , neutrino , gav anledning til elementær partikelfysik [21] . Disse nye opdagelser på det subatomare niveau viste sig at være meget vigtige for fysikken på universets niveau og gjorde det muligt at formulere teorien om dets evolution - Big Bang-teorien .

Der var en endelig arbejdsdeling mellem teoretiske fysikere og eksperimentelle fysikere. Enrico Fermi var måske den sidste fremragende fysiker, succesfuld både i teori og i eksperimentelt arbejde.

Fysikkens forkant har bevæget sig ind i området for fundamental lovforskning, med det formål at skabe en teori, der ville forklare universet ved at forene teorier om grundlæggende interaktioner. Ad denne vej har fysikken opnået delvise succeser i form af teorien om den elektrosvage interaktion og teorien om kvarker, generaliseret i den såkaldte standardmodel. Kvanteteorien om tyngdekraften er dog endnu ikke bygget. Visse håb er forbundet med strengteori.

Siden skabelsen af ​​kvantemekanik har faststoffysik været i hastig udvikling, hvis opdagelser førte til fremkomsten og udviklingen af ​​elektronik, og med det datalogi, som foretog grundlæggende ændringer i kulturen i det menneskelige samfund.

Teoretisk og eksperimentel fysik

I sin kerne er fysik en eksperimentel videnskab: alle dens love og teorier er baseret og baseret på eksperimentelle data. Men ofte er det nye teorier, der er årsagen til at udføre eksperimenter og som følge heraf ligger til grund for nye opdagelser. Derfor er det sædvanligt at skelne mellem eksperimentel og teoretisk fysik.

Eksperimentel fysik undersøger naturlige fænomener under forudbestemte forhold. Dets opgaver omfatter påvisning af hidtil ukendte fænomener, bekræftelse eller afkræftelse af fysiske teorier og forfining af værdierne af fysiske konstanter. Mange præstationer inden for fysik er blevet opnået på grund af den eksperimentelle opdagelse af fænomener, der ikke er beskrevet af eksisterende teorier. For eksempel tjente den eksperimentelle undersøgelse af den fotoelektriske effekt som en af ​​forudsætningerne for skabelsen af ​​kvantemekanik (selvom fødslen af ​​kvantemekanik betragtes som udseendet af Plancks hypotese , fremsat af ham for at løse den ultraviolette katastrofe  - et paradoks af klassisk teoretisk strålingsfysik).

Den teoretiske fysiks opgaver omfatter formulering af generelle naturlove og forklaring baseret på disse love for forskellige fænomener, samt forudsigelse af hidtil ukendte fænomener. Rigtigheden af ​​enhver fysisk teori verificeres eksperimentelt: hvis resultaterne af eksperimentet falder sammen med teoriens forudsigelser, anses den for at være tilstrækkelig (beskriver det givne fænomen nøjagtigt nok).

I studiet af ethvert fænomen er eksperimentelle og teoretiske aspekter lige vigtige.

Anvendt fysik

Fra dens begyndelse har fysik altid været af stor anvendt betydning og har udviklet sig sammen med maskiner og mekanismer, som menneskeheden har brugt til sine egne behov. Fysik er meget brugt i teknik, mange fysikere var opfindere på samme tid og omvendt. Mekanik, som en del af fysikken, er tæt forbundet med teoretisk mekanik og materialers styrke som ingeniørvidenskab. Termodynamik er relateret til varmeteknik og design af varmemotorer. Elektricitet er forbundet med elektroteknik og elektronik, for dannelsen og udviklingen af ​​hvilke forskning inden for faststoffysik er meget vigtig. Kernefysikkens resultater førte til fremkomsten af ​​kerneenergi og lignende.

Fysik har også brede tværfaglige forbindelser. På grænsen af ​​fysik, kemi og teknik er en sådan gren af ​​videnskaben som materialevidenskab opstået og er i hastig udvikling . Metoder og værktøjer bruges af kemien, hvilket har ført til etableringen af ​​to forskningslinjer: fysisk kemi og kemisk fysik . Biofysik bliver mere og mere magtfuld  - et forskningsfelt på grænsen mellem biologi og fysik, hvor biologiske processer studeres ud fra organiske stoffers atomare struktur. Geofysik studerer den fysiske natur af geologiske fænomener. Medicin anvender metoder som røntgen og ultralyd, kernemagnetisk resonans  til diagnose, lasere til behandling af øjensygdomme, nuklear bestråling  til onkologi og lignende.

Grundlæggende teorier

Selvom fysik beskæftiger sig med en række forskellige systemer, er nogle fysiske teorier anvendelige til store områder af fysik. Sådanne teorier anses generelt for korrekte, med forbehold for yderligere begrænsninger. For eksempel er klassisk mekanik korrekt, hvis størrelserne af de undersøgte objekter er meget større end atomernes størrelse , hastighederne er meget mindre end lysets hastighed , og tyngdekraften er små. Disse teorier bliver stadig aktivt udforsket; for eksempel blev et sådant aspekt af klassisk mekanik som kaosteori først opdaget i det 20. århundrede . De danner grundlag for al fysisk forskning. Inden for rammerne af disse teorier forklarede M. V. Lomonosov årsagerne til de samlede tilstande af stoffer (faste, flydende og gasformige tilstande) og udviklede teorien om varme.

Filer af fysik

Makroskopisk fysik

Makroskopisk fysik studerer fænomenerne og lovene i den velkendte verden, hvor kroppens størrelse er sammenlignelig med størrelsen af ​​en person .

• Mekanik
  • klassisk mekanik
  • Relativistisk mekanik
  • Kontinuum mekanik
    • Hydrodynamik
    • Akustik
    • Solid mekanik
• Termodynamik
  • Termodynamik uden ligevægt
• Optik
  • bølgeoptik
  • Krystal optik
  • Molekylær optik
  • Ikke-lineær optik
• Elektrodynamik
  • Elektrodynamik af kontinuerlige medier
  • Magnetohydrodynamik
  • Elektrohydrodynamik
• Fysik af svingninger og bølger
• Generel relativitetsteori

Mikroskopisk fysik

Mikroskopisk fysik udforsker "mikroverdenen", hvor størrelsen af ​​kroppe er mange gange mindre end størrelsen af ​​en person .

• Atomfysik
• statistisk fysik
  • Statistisk mekanik
  • Statistisk feltteori
  • Fysisk kinetik
  • kvantestatistikker
• Fysik af kondenseret stof
  • Faststoffysik
  • Fysik af væsker
  • Fysik af atomer og molekyler
  • Nanostrukturers fysik
• Kvantefysikken
  • Kvantemekanik
  • kvantefeltteori
    • kvanteelektrodynamik
    • kvantekromodynamik
    • Strengteori
• Kernefysik
  • Fysik af hyperkerner
• Elementarpartiklers fysik
  • Højenergifysik
• Molekylær fysik

Afsnit af fysik i skæringspunktet mellem videnskaber

• Agrofysik
• Akusto-optik
• Astrofysik
• Biofysik
• Beregningsfysik
• Hydrofysik
• Geofysik
  • petrofysik
  • Seismologi
  • Tektonofysik
  • Geofysisk hydrodynamik
• Kosmologi
• Matematisk fysik
• Materialevidenskab
  • Krystallografi
• medicinsk fysik
• Metrologi
• Radiofysik
  • kvanteradiofysik
  • Statistisk radiofysik
• Teknisk fysik
• Oscillationsteori
• Teori om dynamiske systemer
• Atmosfærisk fysik
• Plasma fysik
• Fysisk kemi
• Kemisk fysik

Hjælp

• Måleenheder for fysiske størrelser
• Liste over notationer i fysik
• Grundlæggende fysiske konstanter
• Fysikkens historie

Store tidsskrifter

Russisk

• Journal of Technical Physics (JTF)
• Breve til Journal of Technical Physics (JTP Letters)
• Journal of Experimental and Theoretical Physics (JETF)
• Breve til JETF
• Teoretisk og matematisk fysik
• Fremskridt i fysiske videnskaber (UFN)

Udenlandsk

• naturfysik
• Tidsskrifter fra American Physical Society
  • Fysik  - korte oversigtsartikler om resultater publiceret i andre tidsskrifter i samfundet.
  • Reviews of Modern Physics (RMP) Udgiver reviewartikler om store områder af fysikken
  • Physical Review Letters (PRL) Det mest prestigefyldte (efter Nature and Science ) tidsskrift: korte artikler om den seneste forskning
  • Fysisk gennemgang (A,B,C,D,E) Artikler i forskellige formater, mere detaljerede, men mindre hurtigt offentliggjort end i Phys. Rev. Lett.
  • Fysikkens annaler
• Tidsskrifter fra American Institute of Physics
  • Fysik i dag
  • Applied Physics Letters (APL)
  • Journal of Applied Physics
• europæiske magasiner
  • Journal of Physics (A, B, C...)
    • Journal of Physics A: Matematisk og teoretisk
    • Journal of Physics: Condensed Matter
  • New Journal of Physics
  • Physica (A, B, C...)
    • Physica A
  • Fysik bogstav A
  • Eurofysiske bogstaver
  • Zeitschrift für Physik Det var i dette tidsskrift, at Einstein, Heisenberg, Planck...
  • Nuovo cimento (A, B, C...)
  • Fysikkens grundlag
• Populærvidenskabelige magasiner
  • Kvante
  • Fysik verden

Samt arXiv.org preprint-arkivet , hvor artikler vises meget tidligere, end de vises i tidsskrifter og er tilgængelige til gratis download.

Koder i vidensklassifikationssystemer

• UDC 53
• Statlig rubrikator for videnskabelig og teknisk information (SRSTI) 29 FYSIK
• Klassifikationsskema for fysik og astronomi

Se også

• Kategori: Fysikere
• Kategori:Fysiske organisationer
• Uløste problemer i moderne fysik
• Generel fysik
• Fysik i abstrakter
• Fysikkens dag
• Fysikere laver sjov

Noter

1. ↑ Prokhorov A. M. Fysik // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov. - M .: Great Russian Encyclopedia , 1998. - T. 5. - S. 310-320. — 760 s. — ISBN 5-85270-101-7 .
2. ↑ Fysik // Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 bind]  / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M .  : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978.
3. ↑ Wolfian Experimental Physics på Wikisource
4. ↑ Moshchansky V. N. Dannelse af verdensbilledet for studerende i fysikstudiet. - M .: Uddannelse, 1976. - Oplag 80.000 eksemplarer. - S. 130 - 134
5. ↑ Moshchansky V. N. Dannelse af verdensbilledet for studerende i fysikstudiet. - M .: Uddannelse, 1976. - Oplag 80.000 eksemplarer. - s.30
6. ↑ Poincaré, 1990 .
7. ↑ Zubov V.P. Antikkens fysiske ideer // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 11-80;
8. ↑ Aristoteles  Fysik // Aristoteles . Værker i fire bind. T. 3. - M. : Tanke, 1981. - 550 s.  - S. 59-262.
9. ↑ Zubov V.P. Middelalderens fysiske ideer // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 81-128;
10. ↑ Zubov V.P. Fysiske ideer fra renæssancen // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 129-155;
11. ↑ Kuznetsov B. G. Genesis af den mekaniske forklaring af fysiske fænomener og ideerne om kartesisk fysik // red. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 156-185;
12. ↑ Kuznetsov B. G. Grundlæggende principper for Newtons fysik // red. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 186-197;
13. ↑ 1 2 3 Kudryavtsev P. S. Hovedlinjerne i udviklingen af ​​fysiske ideer i det XVIII århundrede // ed. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 198-217;
14. ↑ Kudryavtsev P.S. Udvikling af teorien om det elektromagnetiske felt // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 236-262;
15. ↑ Kudryavtsev P.S. Loven om energibevarelse // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 218-228;
16. ↑ Kudryavtsev P.S. Udvikling af ideerne om termodynamik og atomisme. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 229-235;
17. ↑ Kuznetsov B.G. Grundtanke om den særlige relativitetsteori. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 263-287;
18. ↑ Kuznetsov B. G. Grundtanke om den generelle relativitetsteori // red. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 288-322;
19. ↑ Polak L. S. Kvantefysikkens fremkomst // red. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 323-389;
20. ↑ Kuznetsov B. G. Grundlæggende ideer om kvantemekanik // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR Academy of Sciences, 1959. - S. 390-421;
21. ↑ Ivanenko D. D. Elementærpartikler // otv. udg. Grigoryan A. T. , Polak L. S. Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. - M., USSR's Videnskabsakademi, 1959. - S. 422-510;

Litteratur

• Landau L.D., Lifshits E.M. Teoretisk fysik. — M .: Nauka , 1958. — 509 s.
• Ivanov B. N. . Fysikkens love. 3. udg. - M .: Redaktionel URSS , 2004. - 368 s. — ISBN 5-354-00640-6 .
• Poincaré  A. Om videnskab. 2. udg. — M .: Nauka , 1990. — 736 s. — ISBN 5-02-014328-6 .
• V.P. Zubov , B.G. Kuznetsov , D.D. Ivanenko . Essays om udvikling af grundlæggende fysiske ideer. — M. : AN SSSR, 1959. — 511 s. - 5000 eksemplarer.

Links

• Fysik ved Open Encyclopedia Project
• Artikel i "Physical Encyclopedia"
• The Large Hadron Collider som et værktøj til at udvikle matematik 4:18

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron Kort hebraisk jorden rundt Lille Brockhaus og Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Universalis schweizisk historisk
I bibliografiske kataloger BNF : 11933127h GND : 4045956-1 J9U : 987007546013105171 LCCN : sh85101653 NDL : 00561121 NKC : ph114601