Fizyka -

Fizyka (z gr. phýsis - przyroda) jest nauką o przyrodzie w najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizycy badają właściwości i przemiany materii i energii oraz oddziaływanie międyz nimi. Do opisu zjawisk fizycznych używają wielkości fizycznych, wyrażone za pomocą pojęć matematycznych, takich jak liczba, wektor, tensor. Tworząc hipotezy i teorie fizyki, budują relacje pomiędzy wielkościami fizycznymi.
Fizyka jest ściśle związana z innymi naukami przyrodniczymi, szczególnie z chemią jako nauką o cząsteczkach i związkach chemicznych, które masowo występują w naszym otoczeniu. Chemicy przyjmują teorie fizyki dotyczące cząsteczek i związków chemicznych (mechanika kwantowa, termodynamika), i za ich pomocą tworzą teorie w ich własnych dziedzinach badań. Fizyka zajmuje szczególne miejsce w naukach przyrodniczych, ponieważ wyjaśniania podstawowe zależności obowiązujące w przyrodzie.

Fizyka eksperymentalna a teoretyczna

Kultura badań fizycznych róźni się od innych nauk tym, że istnieje w niej fundamentalny i powszechnie uznawany podział na teorię i doświadczenie. Od początku XX wieku, większość fizyków pozostaje specjalistami albo w fizyce teoretycznej albo w fizyce doświadczalna. Zaskakująco mało fizyków odnosi sukcesy w obu rodzajach badań. Dla porównania, większość wybitnych teoretyków chemii i biologii z powodzeniem pracuje też eksperymentalnie.
Mowiąc ogólnie, praca fizyków teoretyków polega na rozwijaniu teorii, za pomocą których można opisać i interpretować wyniki doświadczeń, oraz możliwie dokładnie przewidzieć wyniki przyszłych doświadczeń. Z drugiej strony, fizycy doświadczalni wykonują eksperymenty żeby zbadać nowe zjawiska i sprawdzić przewidywania teoretyczne. Mimo, że teoretyczne i doswiadczalne części fizyki są rozwijane w dużym odosobnieniu, są ze sobą ściśle powiązane i od siebie zależne. Postęp w fizyce teoretycznej często zaczyna się od doświadczeń, których nie potrafi uwzględnić - i na odwrót, nowatorskie przewidywania teoretyczne często przynoszą nowe pomysły doswiadczalne. Gdy dla danego zagadnienia brakuje jednej z części, drugie z łatwoscią błądzi. Taki jest jeden z argumentów krytycznych przeciw M-teorii, popularnej teorii w fizyce wysokich energii, dla której nie wymyślono jeszcze żadnego testu eksperymentalnego.
Centralnym elementem eksperymentu jest pomiar dobrze określonej wielkości fizycznej, a warunkiem niezbędnym uzyskania z niego wartościowych informacji prawidłowy dobór przyrządów pomiarowych oraz metod analizy otrzymanych danych. Obróka danych często opiera się na statystyce, regułach prawdopodobieńśtwa, oraz odpowiednich metodach numerycznych.
Podobnie, fizyka teoretyczna ma własny zestaw metod naukowych, które pozwalają stworzyć adekwatne modele i paradygmaty. Opracowane teorie zazwyczaj korzystają z różnych metod matematykii, analitycznych i syntetycznych. Kluczową rolę w rozważaniach teoretycznych odgrywają hipotezy i proces dedukcji.

Główne teorie

Istnieją pewne teorie uznane przez wszystkich fizyków. Każdą z tych teorii uważa się za fundamentalnie prawdziwe, z pewnym marginesem na poprawki. Na przykład, mechanika klasyczna precyzyjnie opisuje ruch ciał pod warunkiem, że są one dużo większe od atomów i poruszają się z prędkościami dużo mniejszymi niż prędkość światła. Takie teorie, do których wprowadzono poprawki, są nadal obszarami badań - zaskakujący aspekt mechaniki klasycznej znany jako chaos przebadano w XX wieku, trzysta lat po jego sformuowaniu przez Newtona. Nie ma dowodów eksperymentalnych przemawiających przeciw tym teoriom, są one więc podwalinami dla bardziej wyspecjalizowanych dziedzin.
TeoriaDziałyPojęcia
Mechanika klasyczna Zasady dynamiki Newtona, Teoria chaosu, Mechanika płynów Wymiar, Przestrzeń, Czas, Ruch, Prędkość, Masa, Pęd, Siła, Energia, Moment pędu, Moment siły, Prawa zachowania, Oscylator harmoniczny, Fala, Praca, Moc, Tarcie
Elektrodynamika klasyczna Elektrostatyka, Elektryczność, Magnetyzm, Równania Maxwella Ładunek elektryczny, Prąd, Pole fizyczne, Pole elektrostatyczne, Pole magnetyczne, Pole elektromagnetyczne, Promieniowanie elektromagnetyczne
Termodynamika i Mechanika statystyczna Kinetyczno-molekularna teoria gazów Stała Boltzmanna, Entropia, Energia swobodna, Ciepło, Temperatura, Gaz doskonały, Perpetuum mobile
Mechanika kwantowa Równanie Schrödingera, Kwantowa teoria pola, Elektrodynamika kwantowa, Chromodynamika kwantowa Stała Plancka, Hamiltonian, Funkcja falowa
Teoria względności Szczególna teoria względności, Ogólna teoria względności Układ odniesienia, Prędkość światła, Czasoprzestrzeń, Czterowektor, Transformacja Lorentza

Działy szczegółowe fizyki

Współczesne badania fizyczne można podzielić na kilka wyraźnych działów, które zajmują się róźnymi aspektami świata materialnego. Fizyka fazy skondensowanej, bodaj największa dziedzeina fizyki, dotyczy własności materii i ich związków z własnościami i oddziaływaniami atomów, z których sie składają. Fizyka atomów, cząsteczek, i zjawisk optycznych opisuje pojedyncze atomy i cząsteczki, oraz ich oddziaływania ze światłem. Fizyka cząstek elementarnych (znana też jako Fizyka wysokich energii) z kolei bada cząstki submikroskopowe mniejsze od atomów i poszukuje elementarne cząstki budujące wszystkie inne jednostki materii. Astrofizyka wykorzystuje prawa fizyki żeby tłumaczyć zjawiska astronomiczne, na przykład zjawisk związanych ze Słońcem, Układem Słonecznym, oraz Wszechświatem jako całość.
DziałyPoddziałyGłówne teoriePojęcia
Astrofizyka Kosmologia, Nauki planetarne, Fizyka plazmy Ogólna teoria względności, Wielki wybuch, Inflacja kosmologiczna Fale grawitacyjne, Gwiazda, Układ Słoneczny, Planeta, Galaktyka, Czarna dziura, Mikrofalowe promieniowanie tła
Fizyka atomów, cząsteczek, i zjawisk optycznych Fizyka atomowa, Optyka, Fotonika Optyka kwantowa Atom, Dyfrakcja, Promieniowanie, Laser, Polaryzacja, Linie spektralne
Fizyka cząstek elementarnych Fizyka jądrowa Model Standardowy, Teoria wielkiej unifikacji, M-teoria, Teoria strun Oddziaływania podstawowe (grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe, silne), Cząstka elementarna, Antymateria, Teoria Wszystkiego
Fizyka fazy skondensowanej Fizyka ciała stałego, Fizyka polimerów, Fizyka niskich temperatur Gaz Fermiego, Teoria BCS Stan skupienia materii (faza gazowa, faza ciekła, ciało stałe, kondensat Bosego-Einsteina, faza nadprzewodząca, faza nadciekła), Przewodnictwo elektryczne, Magnetyzm, Samoorganizacja, Spin

Działy interdyscyplinarne i pokrewne

Wiele badań łączy fizykę z innym dziedzinami nauki. Dla przykłady, szeroki zakres biofizyki obejmuje wszystkie zagadnienia dotyczące układów biologicznych, w których stosuje się zasady fizyki. W chemii kwantowej z kolei opisuje się i przewiduje zachowania atomów i molekuł na podstawie torii mechaniki kwantowej.
Agrofizyka - Astronomia - Badania materiałowe - Biofizyka - Chemia fizyczna - Chemia kwantowa - Elektronika - Fizyka komputerowa - Fizyka medyczna - Fizyka matematyczna - Geofizyka - Informatyka kwantowa - Inżynieria - Mechanika komputerowa - Nowe technologie

Ważne prawa

Dobrze sprecyzowane i powszechnie przyjęte teorie są przedstawiane jako prawa fizyki. Chociaż wszystkie naukowe teorie są w zasadzie tymczasowe i obowiązują tylko w pewnym zakresie, prawa fizyczne zostały wielokrotnie sprawdzone, a ich zakres stosowalności dobrze określony.
Prawo Faradaya - Prawo Ohma - Zasady dynamiki Newtona - Zasada minimum energii potencjalnej - Zasada nieoznaczoności - Zasada odpowiedniości - Zasada równoważności - Zasada wzajemności - Zasada względności - prawa zachowania (Zasady zachowania)

Ważne równania

Wiele praw fizycznych może być opisana za pomocą relacji odpowiednich wielkości. Zapis matematyczny takich relacji nazywa się równaniem.
Równanie stanu gazu doskonałego - Równanie Clapeyrona (Clapeyrona) - Równanie Bernoulliego - Równania Eulera-Lagrange'a - Równania Hamiltona - Równania Maxwella - Równanie Schroedingera

Tablice fizyczne

Czystość substancji - Jednostki pochodne układu SI - Przedrostki SI - Stałe fizyczne - Jednostki podstawowe SI - Zamiana jednostek

Historia fizyki

Historia fizyki - Nagrody Nobla z fizyki - Znani fizycy

Publikacja wraz ze zdjęciami jest udostępniona w Encyklopedii "Zgapedia" części portalu zgapa.pl. Treść objęta jest licencją GNU FDL Wolnej Dokumentacji w wersji 1.3 lub dowolnej pózniejszej opublikowanej przez Free Software Foundation i została ona opracowana na podstawie Wikipedii, tutaj możesz znaleźć artykuł źródłowy oraz autorów. Warunki użytkowania Encyklopedii znajdziesz na tej stronie.
Prezentowane filmy poczhodzą z serwisu YouTube, portal zgapa.pl nie jest ich autorem i nie ponosi odpowiedzialności za ich treści.