Фізика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

ФІЗИКА (від грецького φυσικός (physikos): природній, φύσις (physis): природа) - природнича наука, яка займається дослідженням загальних, властивостей матерії та явищ у ній, а також виявленням загальних законів, які керують цими явищами, наука про закономірності Природи в широкому сенсі цього слова. Фізики вивчають поведінку та властивості матерії в широкому спектрі її проявів, від субмікроскопічних елементарних частинок, з яких побудоване все матеріальне (фізика елементарних частинок), до поведінки всього Всесвіту як єдиної системи (космологія).

Деякі з закономірностей, які встановлені та вивчаються фізикою, є загальними для усіх матеріальних систем. До таких можна віднести, наприклад, закон збереження енергії. Такі закономірності називають законами фізики .Фізика вважається фундаментальною наукою, тому що усі інші природничі науки (біологія, хімія, геологія тощо) мають справу з певними різновидами матеріальних систем, які підкоряються законам фізики. Наприклад, хімія, властивості хімічних речовин визначаються властивостями молекул та атомів, які їх складають, а ці властивості досліджуються такими галузями фізики, як квантова механіка, термодинаміка або електрика (електромагнетизм). Фізика також тісно пов’язана з математикою. Фізичні теорії, як правило, будуються на основі певного математичного апарату, і цей апарат часто набагато складніший, ніж в інших природничих науках. Але відмінність фізики від математики в тому, що фізика принципово зосереджується на описі матеріального світу, тоді як математика має діло з абстрактними ідеями та формулюваннями, які не обов’язково мають якесь реальне відоборження. Хоча чіткого вододілу не існує. На перетині цих двох наук є навіть спеціальна дисципліна – математична фізика, яка спеціально займається побудовою математичної структури фізичних теорій.

[ред.] Загальний огляд фізичної науки

[ред.] Теоретична та експериментальна фізика

Принципи фізичних пошуків дещо відрізняються від таких в інших науках тому, що тут існує чітко визначений розподіл на теорію та експеримент, і з 20 століття більшість фізиків спеціалізується або на теоретичній фізиці, або на експериментальній, і дуже мало таких, які б досягли успіхів в обох напрямах. На відміну, практично всі успішні теоретики біології та хімії також були і експериментаторами. Коротко кажучи, теоретики займаються пошуком теорій, які могли б пояснити існуючі експериментальні результати та передбачити нові, тоді як експериментатори організують свої практичні дослідження для перевірки результатів теорій. Тобто, не зважаючи на існування двох чітких напрямів, вони тісно пов’язани один з одним. Тому і прориви в фізиці часто відбуваються саме тоді, коли експериментатори виявляють, що існуючі теорії не можуть пояснити їхніх результатів, і це потребує побудови нових фізичних теорій.

[ред.] Базові фізичні теорії

Фізики мають справу з неймовірно широким спектром різних об’єктів та систем, але існує декілька теорій, які використовуються фізиками майже завжди та незалежно від конкретної галузі. Кожна з цих теорій вважається здебільшого вірною, хоча має певні межі застосування.

Теорія	Основні розділи	Концепції
Класична механіка	Закони Ньютона Механіка Лагранжа Гамільтонова механіка Теорія хаосу Гідродинаміка Механіка суцільніх середовищ	Вимір Простір Час Рух Швидкість Прискорення Маса Імпульс Сила Енергія Момент імпульса Закони збереження Гармонічний осцилятор Хвиля Робота Потужність
Електромагнетизм	Електростатика Електрика Магнетизм Рівняння Максвела	Електричний заряд Електричний струм Електричне поле Магнітне поле Електромагнітне поле Електромагнітне випромінювання Магнітний монополь
Термодинаміка Статистична механіка	Кінетична теорія	Константа Больцмана Ентропія Вільна енергія Теплота Температура
Квантова механіка	Інтеграл по траекторіях Рівняння Шредінгера	Оператор Гамільтона Ідентичні частинки Константа Планка Квантове зчіплення Квантовий гармонічний осцилятор Хвильова функція
Теорія відносності	Спеціальна теорія відносності Загальна теорія відносності	Принцип еквівалентності 4-імпульс Система відліку Простір-час Швидкість світла
Квантова теорія поля	Квантування невзаємодіючих полів Теорія збурень	Регуляризація Перенормування Ренормгрупа Фізичний вакуум

[ред.] Основні галузі фізики

Сучасні фізичні дослідження можна розподілити на окремі галузі, які вивчають різі аспекти матеріального світу. Фізика конденсованих середовищ, напевно одна з найбільших окремих галузей досліджень, сконцентрована на вивченні властивостей звичних проявів матерії, таких як тверді тіла та рідини. Їхні властивості випливають з властивостей та особливостей взаємодії атомів цих речовин. Атомна, молекулярна фізика та оптика мають справу саме з індивідуальними атомами та молекулами. Галузь фізики елементарних частинок, також знана під назвою фізики високих енергій, вивчає властивості субмікроскопічних частинок, набагато менших ніж атоми та з яких і побудована вся матерія, яка існує. Нарешті, астрофізика прикладає фізичні закони до пояснення астрономічних феноменів, починаючи від Сонця та інших об’єктів сонячної системі, і закінчуючи Всесвітом як таким.

Галузь	Напрям	Основні теорії	Поняття
Астрофізика	Космологія, Планетологія, Фізика плазми	Великий вибух Розширення Всесвіту Загальна теорія відносності Закон всесвітнього тяжіння	Чорна діра Фонове космічне випромінювання Галактика Гравітація Гравітаційні хвилі Планета Сонячна система Зірка
Атомна, молекулярна фізика та оптика	Атомна фізика, Молекулярна фізика, Оптика,	Квантова оптика	Дифракція Електромагнітне випромінювання Лазер Поляризація Спектр
Фізика високих енергій	Фізика прискорювачів, Ядерна фізика	Стандартна модель Велика теорія об'єднання Теорія струн	Фундаментальні сили (гравітація, електромагнетизм, слабкі взаємодії, сильні взаємодії) Елементарна частинка Антиматерія Спін Теорія усього Енергія вакууму
Фізика конденсованих речовин	Фізика твердого тіла, Фізика полімерів	Хвиля Блоха Газ Фермі Рідина Фермі	Основні фазові стани (газ, рідина, тверде тіло, конденсат Бозе-Ейнштейна, Електропровідність Магнетизм Самооргазнізація Спін