Страница полузащищенная

Физика

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Различные примеры физических явлений

Физика (от древнегреческого : φυσική (ἐπιστήμη) , латинизированоPhysikḗ (epistḗmē) , букв.  «Знание природы», от φύσις phýsis «природа») [1] [2] [3] - это естественная наука , изучающая материю , [а] его движение и поведение в пространстве и времени , а также связанные сущности энергии и силы . [5] Физика - одна из самых фундаментальных научных дисциплин, и ее главная цель - понять, какВселенная ведет себя. [b] [6] [7] [8]

Физика - одна из старейших академических дисциплин, а благодаря включению астрономии , возможно, самая старая. [9] На протяжении большей части последних двух тысячелетий физика, химия , биология и некоторые отрасли математики были частью естественной философии , но во время научной революции 17 века эти естественные науки стали самостоятельными уникальными исследовательскими усилиями. . [c] Физика пересекается со многими междисциплинарными областями исследований, такими как биофизика и квантовая химия., и границы физики жестко не определены . Новые идеи в физике часто объясняют фундаментальные механизмы, изучаемые другими науками [6], и предлагают новые направления исследований в академических дисциплинах, таких как математика и философия .

Достижения в физике часто позволяют развивать новые технологии . Например, успехи в понимании электромагнетизма , физики твердого тела и ядерной физики привели непосредственно к разработке новых продуктов, которые коренным образом изменили современное общество, таких как телевидение , компьютеры , бытовая техника и ядерное оружие ; [6] успехи термодинамики привели к развитию индустриализации ; и достижения в механике вдохновили развитие математического анализа .

История

Древняя астрономия

Древняя египетская астрономия очевидна в памятниках , как потолок гробницы Senemut в из восемнадцатой династии Египта .

Астрономия - одна из древнейших естественных наук . Ранние цивилизации, датируемые до 3000 г. до н.э., такие как шумеры , древние египтяне и цивилизация долины Инда , обладали предсказательными знаниями и базовым пониманием движений Солнца, Луны и звезд. Часто поклонялись звездам и планетам, которые, как считается, олицетворяли богов. Хотя объяснения наблюдаемого положения звезд часто были ненаучными и отсутствовали доказательства, эти ранние наблюдения заложили основу для более поздней астрономии, поскольку было обнаружено, что звезды пересекают большие круги по небу, [9] что, однако, не объясняет положения планет.

Согласно Асгеру Абоэ , истоки западной астрономии можно найти в Месопотамии , и все западные усилия в области точных наук происходят от поздней вавилонской астрономии . [11] Египетские астрономы оставили памятники, свидетельствующие о знании созвездий и движений небесных тел, [12] в то время как греческий поэт Гомер писал о различных небесных объектах в своих « Илиаде» и « Одиссее» ; позже греческие астрономы дали названия, которые используются до сих пор, для большинства созвездий, видимых из Северного полушария .[13]

Натурфилософия

Натурфилософия берет свое начало в Греции в архаический период (650 г. до н.э. - 480 г. до н.э.), когда досократические философы, такие как Фалес, отвергли ненатуралистические объяснения природных явлений и провозгласили, что каждое событие имело естественную причину. [14] Они предложили идеи, подтвержденные разумом и наблюдениями, и многие из их гипотез оказались успешными в эксперименте; [15] например, атомизм оказался верным примерно через 2000 лет после того, как он был предложен Левкиппом и его учеником Демокритом . [16]

Физика в средневековом европейском и исламском мире

Основной принцип работы камеры-обскуры

Западная Римская империя упала в пятом веке, и это привело к снижению интеллектуальной деятельности в западной части Европы. Напротив, Восточная Римская империя (также известная как Византийская империя ) сопротивлялась нападениям варваров и продолжала развивать различные области обучения, включая физику. [17]

В шестом веке Исидор Милетский создал важный сборник произведений Архимеда, который скопирован в Палимпсесте Архимеда .

В Европе шестого века Иоанн Филопон , византийский ученый, подверг сомнению учение Аристотеля физике и отметил его недостатки. Он ввел теорию импульса . Физика Аристотеля не рассматривалась до тех пор, пока не появился Филопон; в отличие от Аристотеля, который основывал свою физику на словесных аргументах, Филопон полагался на наблюдение. О физике Аристотеля Филопон писал:

Но это полностью ошибочно, и наша точка зрения может быть подтверждена фактическим наблюдением более эффективно, чем какими-либо словесными аргументами. Если вы позволите упасть с одной и той же высоты двум грузам, один из которых во много раз тяжелее другого, вы увидите, что соотношение времени, требуемого для движения, не зависит от соотношения весов, а разница по времени очень маленький. Итак, если разница в весах незначительна, то есть один, скажем, вдвое больше другого, не будет никакой разницы, или иначе будет незаметная разница во времени, хотя разница в весе будет отнюдь не значит, что одно тело весит вдвое больше, чем другое [18]

Критика Филопоном аристотелевских принципов физики послужила вдохновением для Галилео Галилея десять веков спустя, [19] во время научной революции . Галилей существенно цитировал Филопона в своих работах, когда утверждал, что аристотелевская физика несовершенна. [20] [21] В 1300-х годах Жан Буридан , преподаватель факультета искусств Парижского университета, разработал концепцию импульса. Это был шаг к современным представлениям об инерции и импульсе. [22]

Исламская наука унаследовала аристотелевскую физику от греков и во время Золотого века ислама развивала ее дальше, уделяя особое внимание наблюдению и априорным рассуждениям, развивая ранние формы научного метода .

Наиболее заметные инновации были в области оптики и зрения, которые исходили из работ многих ученых, таких как Ибн Сахл , Аль-Кинди , Ибн аль-Хайсам , Аль-Фариси и Авиценна . Самой известной работой была Книга оптики (также известная как Китаб аль-Манадир), написанная Ибн аль-Хайсамом, в которой он окончательно опроверг древнегреческие представления о зрении, но также выдвинул новую теорию. В книге он представил исследование феномена камеры-обскуры (его тысячелетней версии камеры-обскуры).) и углубился в то, как работает сам глаз. Используя вскрытие и знания предыдущих ученых, он смог начать объяснять, как свет попадает в глаз. Он утверждал, что луч света сфокусирован, но фактическое объяснение того, как свет проецируется на заднюю часть глаза, пришлось отложить до 1604 года. Его « Трактат о свете» объяснил камеру-обскуру за сотни лет до современного развития фотографии. [23]

Ибн аль-Хайтам (ок. 965 – ок. 1040), Книга оптики, книга I, [6.85], [6.86]. Книга II, [3.80] описывает его эксперименты с камерой-обскурой . [24]

Семь томов Книга оптики ( Китаб аль-Manathir ) огромно влияние мышления в различных дисциплинах из теории зрительного восприятия к природе перспективы в средневековом искусстве, как на Востоке , и на Западе, в течение более чем 600 лет. Многие более поздние европейские ученые и коллеги-эрудиты, от Роберта Гроссетеста и Леонардо да Винчи до Рене Декарта , Иоганна Кеплера и Исаака Ньютона , были в его долгу. В самом деле, влияние Оптики Ибн аль-Хайсама находится рядом с работой Ньютона с тем же названием, опубликованной 700 лет спустя.

Перевод Книги оптики оказал огромное влияние на Европу. На его основе более поздние европейские ученые смогли построить устройства, копирующие те, что построил Ибн аль-Хайсам, и понять, как работает свет. На основе этого были разработаны такие важные вещи, как очки, лупы, телескопы и фотоаппараты.

Классическая физика

Сэр Исаак Ньютон (1643–1727), чьи законы движения и всемирное тяготение были главными вехами в классической физике.

Физика стала отдельной наукой, когда европейцы раннего Нового времени использовали экспериментальные и количественные методы, чтобы открыть то, что сейчас считается законами физики . [25] [ необходима страница ]

Основные события в этот период включают замену геоцентрической модели в Солнечной системе с гелиоцентрическим Коперником моделью , то законы , регулирующие движением планетных тел определяются Кеплером между 1609 и 1619, новаторской работой на телескопах и наблюдательную астрономию Галилео в 16 и 17 века, а также открытие и объединение Ньютоном законов движения и всемирного тяготения , которые стали носить его имя. [26] Ньютон также разработал исчисление , [d]математическое исследование изменений, которое предоставило новые математические методы решения физических задач. [27]

Открытие новых законов термодинамики , химии и электромагнетизма стало результатом больших исследовательских усилий во время промышленной революции, когда потребности в энергии возросли. [28] Законы, составляющие классическую физику, по-прежнему очень широко используются для объектов в повседневных масштабах, перемещающихся с нерелятивистскими скоростями, поскольку они обеспечивают очень близкое приближение в таких ситуациях, а такие теории, как квантовая механика и теория относительности, упрощаются до своих классических эквиваленты в таких масштабах. Однако неточности классической механики для очень маленьких объектов и очень высоких скоростей привели к развитию современной физики в 20 веке.

Современная физика

Макс Планк (1858–1947), создатель теории квантовой механики.
Альберт Эйнштейн (1879–1955), чьи работы по фотоэлектрическому эффекту и теории относительности привели к революции в физике 20-го века.

Современная физика началась в начале 20 века с работ Макса Планка в области квантовой теории и теории относительности Альберта Эйнштейна . Обе эти теории возникли из-за неточностей классической механики в определенных ситуациях. Классическая механика предсказывала переменную скорость света , которую нельзя было разрешить с помощью постоянной скорости, предсказываемой уравнениями электромагнетизма Максвелла ; это несоответствие было исправлено специальной теорией относительности Эйнштейна , которая заменила классическую механику для быстро движущихся тел и допускала постоянную скорость света. [29] Излучение черного телапредоставил еще одну проблему для классической физики, которая была исправлена, когда Планк предположил, что возбуждение материальных осцилляторов возможно только дискретными шагами, пропорциональными их частоте; это, наряду с фотоэлектрическим эффектом и полной теорией прогнозирования дискретных уровней энергии из электронных орбиталей , привели к теории квантовой механики занимая от классической физики при очень малых масштабах. [30]

Пионерами квантовой механики стали Вернер Гейзенберг , Эрвин Шредингер и Пол Дирак . [30] На основе этой ранней работы и работ в смежных областях была получена Стандартная модель физики элементарных частиц . [31] После открытия в ЦЕРНе в 2012 г. частицы со свойствами, соответствующими бозону Хиггса [32], все фундаментальные частицы, предсказанные стандартной моделью, и никакие другие, похоже, существуют; однако физика, выходящая за рамки Стандартной модели , с такими теориями, как суперсимметрия , является активной областью исследований.[33] Области математики в целом важны для этой области, например, изучение вероятностей и групп .

Философия

Во многом физика восходит к древнегреческой философии . От первой попытки Фалеса охарактеризовать материю до вывода Демокрита о том, что материя должна сводиться к инвариантному состоянию, птолемеевской астрономии кристаллического небосвода и книги Аристотеля Физика (ранняя книга по физике, в которой предпринималась попытка проанализировать и определить движение от с философской точки зрения) различные греческие философы выдвигали свои собственные теории природы. До конца 18 века физика была известна как натурфилософия. [e]

К XIX веку физика стала дисциплиной, отличной от философии и других наук. Физика, как и остальная наука, полагается на философию науки и ее «научный метод», чтобы продвинуть наши знания о физическом мире. [35] Научный метод использует априорные рассуждения, а также апостериорные рассуждения и использование байесовского вывода для измерения достоверности данной теории. [36]

Развитие физики ответило на многие вопросы ранних философов, но также подняло новые вопросы. Изучение философских проблем, связанных с физикой, философией физики, включает такие вопросы, как природа пространства и времени , детерминизм и метафизические взгляды, такие как эмпиризм , натурализм и реализм . [37]

Многие физики писали о философских последствиях своей работы, например , Лаплас , который отстаивал причинную детерминизм , [38] и Шрёдингер, который писал по квантовой механике. [39] [40] Математическая физика Роджера Пенроуза был назвать платоник по Стивена Хокинга , [41] вид Пенроуз обсуждает в своей книге Путь к реальности . [42] Хокинг называл себя «бессовестным редукционистом» и не соглашался со взглядами Пенроуза. [43]

Основные теории

Хотя физика имеет дело с широким спектром систем, определенные теории используются всеми физиками. Каждая из этих теорий многократно проверялась экспериментально и была признана адекватным приближением к природе. Например, теория классической механики точно описывает движение объектов, при условии, что они намного больше, чем атомы, и движутся со скоростью намного меньшей, чем скорость света. Эти теории продолжают оставаться областью активных исследований сегодня. Теория хаоса , замечательный аспект классической механики, была открыта в 20 веке, через три столетия после первоначальной формулировки классической механики Ньютоном (1642–1727).

Эти центральные теории являются важными инструментами для исследования более специализированных тем, и ожидается, что любой физик, независимо от своей специализации, будет в них разбираться. К ним относятся классическая механика, квантовая механика, термодинамика и статистическая механика , электромагнетизм и специальная теория относительности.

Классическая физика

Классическая физика включает традиционные разделы и темы, которые были признаны и хорошо развиты до начала 20 века: классическая механика, акустика , оптика , термодинамика и электромагнетизм. Классическая механика изучает тела, на которые действуют силы, и тела в движении, и ее можно разделить на статику (изучение сил, действующих на тело или тела, не подверженные ускорению), кинематику (изучение движения без учета его причин) и динамика (изучение движения и сил, которые на него действуют); механику также можно разделить на механику твердого тела и механику жидкости.(известная вместе как механика сплошной среды ), последняя включает такие разделы, как гидростатика , гидродинамика , аэродинамика и пневматика . Акустика - это изучение того, как звук производится, контролируется, передается и принимается. [44] Важными современными разделами акустики являются ультразвук , изучение звуковых волн очень высокой частоты за пределами диапазона человеческого слуха; биоакустика , физика звуков животных и их слуха [45] и электроакустика , манипулирование звуковыми волнами с помощью электроники. [46]

Оптика, изучение света , занимается не только видимым светом, но также инфракрасным и ультрафиолетовым излучением , которые демонстрируют все явления видимого света, кроме видимости, например отражение, преломление, интерференцию, дифракцию, дисперсию и поляризацию света. . Тепло - это форма энергии , внутренняя энергия, которой обладают частицы, из которых состоит вещество; термодинамика занимается отношениями между теплом и другими формами энергии. Электричество и магнетизм изучались как единый раздел физики, так как тесная связь между ними была обнаружена в начале 19 века; анэлектрический ток вызывает магнитное поле , а изменяющееся магнитное поле индуцирует электрический ток. Электростатика имеет дело с электрическими зарядами в состоянии покоя, электродинамикой с движущимися зарядами и магнитостатикой с покоящимися магнитными полюсами.

Современная физика

Классическая физика обычно занимается материей и энергией в обычном масштабе наблюдения, тогда как большая часть современной физики занимается поведением материи и энергии в экстремальных условиях или в очень большом или очень маленьком масштабе. Например, атомная и ядерная физика изучает материю в самом маленьком масштабе, в котором можно идентифицировать химические элементы . Физика элементарных частиц на еще меньшие масштабы , поскольку она связана с большинством основных единиц материи; эта область физики также известна как физика высоких энергий из-за чрезвычайно высоких энергий, необходимых для производства многих типов частиц в ускорителях частиц.. В этом масштабе обычные, здравые представления о пространстве, времени, материи и энергии больше не действуют. [47]

Две основные теории современной физики представляют собой картину концепций пространства, времени и материи, отличную от той, которая представлена ​​классической физикой. Классическая механика приближает природу как непрерывную, в то время как квантовая теория занимается дискретной природой многих явлений на атомном и субатомном уровне и дополнительными аспектами частиц и волн при описании таких явлений. Теория относительности занимается описанием явлений, происходящих в системе отсчета, которая движется по отношению к наблюдателю; специальная теория относительности занимается движением в отсутствие гравитационных полей, а общая теория относительности - движением и его связью с гравитацией.. И квантовая теория, и теория относительности находят приложения во всех областях современной физики. [48]

Разница между классической и современной физикой

Основные области физики

Хотя физика стремится открыть универсальные законы, ее теории лежат в явных областях применимости.

Сольвеевская конференция 1927 года с участием выдающихся физиков, таких как Альберт Эйнштейн , Вернер Гейзенберг , Макс Планк , Хендрик Лоренц , Нильс Бор , Мария Кюри , Эрвин Шредингер и Поль Дирак.

Грубо говоря, законы классической физики точно описывают системы, важные масштабы длины которых больше, чем атомные масштабы, и чьи движения намного медленнее скорости света. Вне этой области наблюдения не соответствуют предсказаниям классической механики. Эйнштейн внес основу специальной теории относительности, которая заменила понятия абсолютного времени и пространства на пространство-время и позволила точно описать системы, компоненты которых имеют скорости, приближающиеся к скорости света. Планк, Шредингер и другие ввели квантовую механику, вероятностное понятие частиц и взаимодействий, которое позволило точно описать атомные и субатомные масштабы. Позже квантовая теория поляединая квантовая механика и специальная теория относительности. Общая теория относительности учитывала динамическое искривленное пространство-время, с помощью которого можно хорошо описать очень массивные системы и крупномасштабную структуру Вселенной. Общая теория относительности еще не была объединена с другими фундаментальными описаниями; несколько теорий-кандидатов квантовой гравитации находятся в стадии разработки.

Отношение к другим полям

Этот поток лавы в форме параболы иллюстрирует применение математики в физике - в данном случае закона падающих тел Галилея .
Математика и онтология используются в физике. Физика используется в химии и космологии.

Предпосылки

Математика представляет собой компактный и точный язык, используемый для описания порядка в природе. Это было отмечено и выступает Пифагор , [49] Плато , [50] Галилео, [51] и Ньютон.

Физика использует математику [52] для организации и формулирования экспериментальных результатов. На основе этих результатов получаются точные или оценочные решения, количественные результаты, на основе которых могут быть сделаны новые прогнозы и экспериментально подтверждены или опровергнуты. Результатами физических экспериментов являются числовые данные с указанием единиц измерения и оценок ошибок измерений. Технологии, основанные на математике, такие как вычисления , сделали вычислительную физику активной областью исследований.

Разница между математикой и физикой очевидна, но не всегда очевидна, особенно в математической физике.

Онтология - необходимое условие для физики, но не для математики. Это означает, что физика в конечном итоге занимается описанием реального мира, а математика занимается абстрактными паттернами даже за пределами реального мира. Таким образом, физические утверждения являются синтетическими, а математические - аналитическими. Математика содержит гипотезы, а физика - теории. Математические утверждения должны быть только логически верными, в то время как предсказания физических утверждений должны соответствовать наблюдаемым и экспериментальным данным.

Разница четкая, но не всегда очевидная. Например, математическая физика - это приложение математики в физике. Его методы математические, но предмет - физический. [53] Проблемы в этой области начинаются с « математической модели физической ситуации » (системы) и «математического описания физического закона», который будет применен к этой системе. Каждое математическое утверждение, используемое для решения, имеет труднодоступный физический смысл. Окончательное математическое решение имеет более простой смысл, потому что это именно то, что ищет решатель. [ требуется разъяснение ]

Чистая физика является филиалом фундаментальной науки (называемый также основным наука. Физика также называется «фундаментальная наука» , потому что все ветви естественных наук , как химии, астрономии, геологии и биологии ограничены законами физики. [54] Аналогично, химию часто называют центральной наукой из-за ее роли в соединении физических наук. Например, химия изучает свойства, структуры и реакции вещества (акцент в химии на молекулярном и атомном масштабе отличает ее от физики.). Структуры образуются потому, что частицы оказывают друг на друга электрические силы, свойства включают физические характеристики данных веществ, а реакции связаны законами физики, такими как сохранение энергии , массы и заряда. Физика применяется в таких отраслях, как машиностроение и медицина.

Применение и влияние

Классическая физика, реализованная в инженерной акустической модели отражения звука от акустического диффузора.
Винт Архимеда , простая машина для подъема
Применение физических законов при подъеме жидкостей

Прикладная физика - это общий термин для физических исследований, предназначенный для конкретного использования. Учебная программа по прикладной физике обычно включает несколько занятий по прикладной дисциплине, например геологии или электротехнике. Обычно он отличается от инженерного дела тем, что физик-прикладник может не проектировать что-то конкретное, а скорее использует физику или проводит физические исследования с целью разработки новых технологий или решения проблемы.

Подход аналогичен подходу прикладной математики . Прикладные физики используют физику в научных исследованиях. Например, люди, занимающиеся физикой ускорителей, могут стремиться создать более совершенные детекторы частиц для исследований в области теоретической физики.

Физика широко используется в инженерии. Например, статика, подраздел механики , используется при строительстве мостов и других статических сооружений. Понимание и использование акустики приводит к контролю звука и лучшим концертным залам; аналогично, использование оптики создает лучшие оптические устройства. Понимание физики позволяет создавать более реалистичные авиасимуляторы , видеоигры и фильмы и часто имеет решающее значение при судебно-медицинских исследованиях.

При стандартном консенсусе о том, что законы физики универсальны и не меняются со временем, физику можно использовать для изучения вещей, которые обычно погрязли в неопределенности . Например, при изучении происхождения Земли можно разумно смоделировать массу, температуру и скорость вращения Земли как функцию времени, что позволяет экстраполировать вперед или назад во времени и таким образом предсказывать будущие или предшествующие события. Он также позволяет моделировать в инженерии, что резко ускоряет разработку новой технологии.

Но существует также значительная междисциплинарность , поэтому многие другие важные области находятся под влиянием физики (например, области эконофизики и социофизики ).

Исследование

Научный метод

Физики используют научный метод для проверки обоснованности физической теории . Используя методический подход для сравнения последствий теории с выводами, сделанными из связанных с ней экспериментов и наблюдений, физики могут лучше проверять обоснованность теории логическим, беспристрастным и повторяемым образом. С этой целью проводятся эксперименты и наблюдения, чтобы определить достоверность или несостоятельность теории. [55]

Научный закон - это краткое словесное или математическое изложение отношения, которое выражает фундаментальный принцип некоторой теории, такой как закон всемирного тяготения Ньютона. [56]

Теория и эксперимент

Астронавт и Земля находятся в свободном падении .
Молния - это электрический ток .

Теоретики стремятся разработать математические модели, которые согласуются с существующими экспериментами и успешно предсказывают будущие экспериментальные результаты, в то время как экспериментаторы разрабатывают и проводят эксперименты для проверки теоретических предсказаний и исследования новых явлений. Хотя теория и эксперимент разрабатываются отдельно, они сильно влияют друг на друга и зависят друг от друга. Прогресс в физике часто достигается, когда экспериментальные результаты не поддаются объяснению существующими теориями, что побуждает уделять пристальное внимание применимому моделированию, и когда новые теории генерируют экспериментально проверяемые предсказания , которые вдохновляют на разработку новых экспериментов (и часто связанного с ними оборудования). [57]

Физиков, которые работают над взаимодействием теории и эксперимента, называют феноменологами , которые изучают сложные явления, наблюдаемые в эксперименте, и работают над тем, чтобы связать их с фундаментальной теорией . [58]

Теоретическая физика исторически черпала вдохновение из философии; Таким образом был объединен электромагнетизм. [f] Помимо известной вселенной, область теоретической физики также имеет дело с гипотетическими проблемами, [g] такими как параллельные вселенные , мультивселенная и более высокие измерения . Теоретики обращаются к этим идеям в надежде решить конкретные проблемы с помощью существующих теорий; Затем они исследуют последствия этих идей и работают над предсказаниями, которые можно проверить.

Экспериментальная физика расширяется за счет техники и технологий . Физики-экспериментаторы, которые участвуют в фундаментальных исследованиях , проектируют и проводят эксперименты с таким оборудованием, как ускорители частиц и лазеры , тогда как те, кто занимается прикладными исследованиями, часто работают в промышленности, разрабатывая такие технологии, как магнитно-резонансная томография (МРТ) и транзисторы . Фейнман отметил, что экспериментаторы могут искать области, которые теоретики не исследовали должным образом. [59]

Объем и цели

Физика предполагает моделирование природного мира с помощью теории, обычно количественной. Здесь путь частицы моделируется с помощью математических расчетов, чтобы объяснить ее поведение: область раздела физики, известного как механика .

Физика охватывает широкий спектр явлений , от элементарных частиц (таких как кварки, нейтрино и электроны) до крупнейших сверхскоплений галактик. В эти явления входят самые основные объекты, составляющие все остальное. Поэтому физику иногда называют «фундаментальной наукой». [54] Физика стремится описывать различные явления, происходящие в природе, в терминах более простых явлений. Таким образом, физика стремится как связать наблюдаемые людьми вещи с первопричинами , а затем соединить эти причины вместе.

Например, древние китайцы заметили, что некоторые породы ( магнитный камень и магнетит ) притягиваются друг к другу невидимой силой. Этот эффект позже был назван магнетизмом, который впервые был тщательно изучен в 17 веке. Но даже до того, как китайцы открыли магнетизм, древние греки знали о других объектах, таких как янтарь , которые при трении мехом вызывают подобное невидимое притяжение между ними. [60]Это также было впервые тщательно изучено в 17 веке и получило название электричества. Таким образом, физика пришла к пониманию двух наблюдений за природой с точки зрения некой первопричины (электричество и магнетизм). Однако дальнейшие исследования в 19 веке показали, что эти две силы были всего лишь двумя разными аспектами одной силы - электромагнетизма. Этот процесс «объединения» сил продолжается и сегодня, и электромагнетизм и слабое ядерное взаимодействие теперь считаются двумя аспектами электрослабого взаимодействия . Физика надеется найти основную причину (теорию всего), почему природа такая, какая она есть ( дополнительную информацию см. В разделе « Текущие исследования» ниже). [61]

Области исследований

Современные исследования в области физики можно в общих чертах разделить на ядерную физику и физику элементарных частиц; физика конденсированного состояния ; атомная, молекулярная и оптическая физика ; астрофизика ; и прикладная физика. Некоторые факультеты физики также поддерживают исследования в области физического образования и информационно-просветительскую работу по физике . [62]

Начиная с 20 века отдельные области физики становятся все более специализированными, и сегодня большинство физиков работают в одной области на протяжении всей своей карьеры. «Универсалисты», такие как Эйнштейн (1879–1955) и Лев Ландау (1908–1968), работавшие во многих областях физики, сейчас очень редки. [час]

Основные области физики, а также их подполя, теории и концепции, которые они используют, показаны в следующей таблице.

ПолеПодполяОсновные теорииКонцепции
Ядерная физика и физика элементарных частицЯдерная физика , ядерная астрофизика , физика элементарных частиц , физика астрофизика , физика элементарных частиц феноменологияСтандартная модель , квантовая теория поля , квантовая электродинамика , квантовая хромодинамика , теория электрослабого , эффективная теория поля , Lattice теория поля , Lattice калибровочной теории , теории калибровочных , Суперсимметрия , Гранд Единая теория , теория суперструн , М-теорияФундаментальная сила ( гравитационная , электромагнитная , слабая , сильная ), Элементарная частица , Спин , Антивещество , Спонтанное нарушение симметрии , Колебания нейтрино , Качели , Брана , Струна , Квантовая гравитация , Теория всего , Энергия вакуума
Атомная, молекулярная и оптическая физикаАтомная физика , Молекулярная физика , Атомная и молекулярная астрофизика , Химическая физика , Оптика , ФотоникаКвантовая оптика , Квантовая химия , Квантовая информатикаФотон , Атом , Молекула , Дифракция , Электромагнитное излучение , Лазер , Поляризация (волны) , Спектральная линия , Эффект Казимира
Физика конденсированного состоянияФизика твердого тело , физика высоких давлений , физика низких температур , физика поверхности , Наномасштабная и мезоскопический физик , Физика полимеровBCS теории , теорема Блоха , теории функционала плотности , Ферми газа , ферми - жидкости теория , теория Многие тела , Статистическая механикаФазы ( газ , жидкость , твердое тело ), конденсат Бозе – Эйнштейна , электропроводность , фонон , магнетизм , самоорганизация , полупроводник , сверхпроводник , сверхтекучесть , спин ,
АстрофизикаАстрономия , Астрометрия , космология , физика Гравитация , астрофизика высоких энергий , планетарные астрофизика , физика плазмы , физика Солнца , космическая физика , Звездная астрофизикаБольшой взрыв , космическая инфляция , общая теория относительности , закон всемирного тяготения Ньютона , модель лямбда-CDM , магнитогидродинамикаЧерная дыра , Космическое фоновое излучение , Космическая струна , Космос , Темная энергия , Темная материя , Галактика , Гравитация , Гравитационное излучение , Гравитационная сингулярность , Планета , Солнечная система , Звезда , Сверхновая , Вселенная
Прикладная физикаФизика ускорителей , Акустика , Агрофизика , Физика атмосферы , Биофизика , Химическая физика , Физика связи , Эконофизика , Инженерная физика , Гидродинамика , Геофизика , Лазерная физика , Физика материалов , Медицинская физика , Нанотехнологии , Оптика , Оптоэлектроника , Фотоника , Фотовольтаика , Физическая химия ,Физическая океанография , Физика вычислений , Физика плазмы , Твердотельные устройства , Квантовая химия , Квантовая электроника , Квантовая информатика , Динамика транспортных средств

Ядерная физика и физика элементарных частиц

Смоделированное событие в детекторе CMS Большого адронного коллайдера , показывающее возможное появление бозона Хиггса .

Физика элементарных частиц - это изучение элементарных составляющих материи и энергии и взаимодействия между ними. [63] Кроме того, физики элементарных частиц проектируют и разрабатывают ускорители высоких энергий, [64] детекторы [65] и компьютерные программы [66], необходимые для этого исследования. Поле также называют «физикой высоких энергий», потому что многие элементарные частицы не возникают естественным образом, а создаются только во время столкновений других частиц при высоких энергиях . [67]

В настоящее время взаимодействия элементарных частиц и полей описываются Стандартной моделью . [68] Модель учитывает 12 известных частиц материи ( кварков и лептонов ), которые взаимодействуют посредством сильных , слабых и электромагнитных фундаментальных сил . [68] Динамика описывается в терминах обмена частицами материи калибровочными бозонами ( глюонами , W- и Z-бозонами и фотонами соответственно). [69] Стандартная модель также предсказывает частицу, известную как бозон Хиггса. [68]В июле 2012 года Европейская лаборатория физики элементарных частиц CERN объявила об обнаружении частицы, соответствующей бозону Хиггса [70], являющейся неотъемлемой частью механизма Хиггса .

Ядерная физика - это область физики, изучающая составные части и взаимодействия атомных ядер . Наиболее известные применения ядерной физики - это производство ядерной энергии и технология ядерного оружия , но исследования нашли применение во многих областях, в том числе в ядерной медицине и магнитно-резонансной томографии, ионной имплантации в материаловедении и радиоуглеродном датировании в геологии и археологии. .

Атомная, молекулярная и оптическая физика

Атомная, молекулярная и оптическая физика (AMO) - это изучение взаимодействий материя-вещество и свет-вещество в масштабе отдельных атомов и молекул. Эти три области сгруппированы вместе из-за их взаимосвязи, сходства используемых методов и общности их соответствующих энергетических шкал. Все три области включают классические, полуклассические и квантовые методы лечения; они могут рассматривать свой объект с микроскопической точки зрения (в отличие от макроскопической точки зрения).

Атомная физика изучает электронные оболочки атомов. Текущие исследования сосредоточены на квантовом контроле, охлаждении и захвате атомов и ионов, [71] [72] [73] низкотемпературной динамике столкновений и влиянии корреляции электронов на структуру и динамику. На атомную физику влияет ядро (см. Сверхтонкое расщепление ), но внутриядерные явления, такие как деление и синтез , считаются частью ядерной физики.

Молекулярная физика фокусируется на многоатомных структурах и их внутреннем и внешнем взаимодействии с веществом и светом. Оптическая физика отличается от оптики тем, что фокусируется не на управлении классическими световыми полями макроскопическими объектами, а на фундаментальных свойствах оптических полей и их взаимодействии с материей в микроскопической сфере.

Физика конденсированного состояния

Данные по скоростному распределению газа из атомов рубидия , подтверждающие открытие новой фазы вещества - конденсата Бозе – Эйнштейна.

Физика конденсированного состояния - это область физики, которая занимается макроскопическими физическими свойствами вещества. [74] [75] В частности, это касается «конденсированных» фаз, которые появляются всякий раз, когда количество частиц в системе чрезвычайно велико и взаимодействия между ними сильны. [76]

Наиболее известными примерами конденсированных фаз являются твердые тела и жидкости , которые возникают в результате связи посредством электромагнитной силы между атомами. [77] Более экзотические конденсированные фазы включают сверхтекучую [78] и конденсат Бозе-Эйнштейна [79], обнаруженные в некоторых атомных системах при очень низкой температуре, сверхпроводящую фазу, проявляемую электронами проводимости в определенных материалах [80], а также ферромагнитные и антиферромагнитные фазы спинов на атомных решетках .[81]

Физика конденсированного состояния - крупнейшая область современной физики. Исторически физика конденсированного состояния выросла из физики твердого тела, которая теперь считается одной из ее основных областей. [82] Термин « физика конденсированного состояния», по- видимому, был введен Филипом Андерсоном, когда он переименовал свою исследовательскую группу, ранее занимавшуюся теорией твердого тела, в 1967 году. [83] В 1978 году Отдел физики твердого тела Американского физического общества был переименован в Отделение физики конденсированного состояния. [82] Физика конденсированного состояния во многом пересекается с химией, материаловедением , нанотехнологиями и инженерией.[76]

Астрофизика

Самое глубокое изображение Вселенной в видимом свете - сверхглубокое поле Хаббла.

Астрофизика и астрономия - это применение теорий и методов физики к изучению звездной структуры , звездной эволюции , происхождения Солнечной системы и связанных с этим проблем космологии . Поскольку астрофизика - это обширный предмет, астрофизики обычно применяют многие дисциплины физики, включая механику, электромагнетизм, статистическую механику, термодинамику, квантовую механику, теорию относительности, ядерную физику и физику элементарных частиц, а также атомную и молекулярную физику. [84]

Открытие Карлом Янским в 1931 году того факта, что радиосигналы излучаются небесными телами, положило начало науке радиоастрономии . Совсем недавно границы астрономии были расширены за счет освоения космоса. Возмущения и помехи земной атмосферы делают космические наблюдения необходимыми для инфракрасной , ультрафиолетовой , гамма-лучевой и рентгеновской астрономии .

Физическая космология - это изучение образования и эволюции Вселенной в ее самых больших масштабах. Теория относительности Альберта Эйнштейна играет центральную роль во всех современных космологических теориях. В начале 20 века открытие Хабблом того факта, что Вселенная расширяется, как показано на диаграмме Хаббла , вызвало появление конкурирующих объяснений, известных как установившаяся Вселенная и Большой взрыв .

Большой взрыв был подтвержден успехом нуклеосинтеза Большого взрыва и открытием космического микроволнового фона в 1964 году. Модель Большого взрыва опирается на два теоретических столпа: общую теорию относительности Альберта Эйнштейна и космологический принцип . Космологи недавно установили ΛCDM-модель эволюции Вселенной, которая включает космическую инфляцию , темную энергию и темную материю .

Ожидается, что в ближайшее десятилетие появятся многочисленные возможности и открытия из новых данных, полученных с космического гамма-телескопа Ферми, которые значительно пересмотрят или прояснят существующие модели Вселенной. [85] [86] В частности, в ближайшие несколько лет возможно огромное открытие, связанное с темной материей. [87] Ферми будет искать доказательства того, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц , дополняя аналогичные эксперименты с Большим адронным коллайдером и другими подземными детекторами.

IBEX уже приносит новые астрофизические открытия: «Никто не знает , что создает ENA (энергичные нейтральные атомы) ленты» вдоль обрыва шок от солнечного ветра « , но все согласны с тем , что это означает , что учебник картину гелиосферы -in которой Обволакивающий карман Солнечной системы, заполненный заряженными частицами солнечного ветра, пробивается сквозь набегающий «галактический ветер» межзвездной среды в форме кометы - это неправильно ». [88]

Текущее исследование

Диаграмма Фейнмана за подписью Р.П. Фейнмана .
Типичное явление, описываемое физикой: левитирующий над сверхпроводником магнит демонстрирует эффект Мейснера .

Исследования в области физики постоянно развиваются по большому числу направлений.

В физике конденсированного состояния важной нерешенной теоретической проблемой является проблема высокотемпературной сверхпроводимости . [89] Многие эксперименты с конденсированным веществом нацелены на создание работоспособной спинтроники и квантовых компьютеров . [76] [90]

В физике элементарных частиц начали появляться первые экспериментальные доказательства физики за пределами Стандартной модели. В первую очередь это признаки того, что нейтрино имеют ненулевую массу . Эти экспериментальные результаты, по-видимому, решили давнюю проблему солнечных нейтрино , и физика массивных нейтрино остается областью активных теоретических и экспериментальных исследований. Большой адронный коллайдер уже обнаружил бозон Хиггса, но дальнейшие исследования направлены на доказательство или опровержение суперсимметрии, которая расширяет Стандартную модель физики элементарных частиц. Также в настоящее время продолжаются исследования природы главных загадок темной материи и темной энергии. [91]

Теоретические попытки объединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию квантовой гравитации, программу, продолжающуюся более полувека, еще не получили окончательного решения. В настоящее время ведущими кандидатами являются М-теория , теория суперструн и петлевая квантовая гравитация .

Многие астрономические и космологические явления еще не получили удовлетворительного объяснения, включая происхождение космических лучей сверхвысокой энергии , барионную асимметрию , ускоряющееся расширение Вселенной и аномальные скорости вращения галактик .

Несмотря на значительный прогресс был достигнут в высоких энергиях, квантовые и астрономической физике, много каждодневных явлений , связанных сложность , [92] хаос, [93] или турбулентность [94] до сих пор плохо изучены. Сложные проблемы, которые кажутся решаемыми с помощью умного применения динамики и механики, остаются нерешенными; Примеры включают образование песчаных куч, узлов в просачивающейся воде, форму капель воды, механизмы катастроф поверхностного натяжения и самосортировку в встряхиваемых гетерогенных коллекциях. [i] [95]

Эти сложные явления привлекают все большее внимание с 1970-х годов по нескольким причинам, включая доступность современных математических методов и компьютеров, которые позволили моделировать сложные системы по-новому. Сложная физика становится частью все более и более междисциплинарных исследований, примером чему является изучение турбулентности в аэродинамике и наблюдение за формированием паттернов в биологических системах. В 1932 Годовой обзор Fluid Mechanics , Horace Lamb сказал: [96]

Я уже старик, и когда я умру и попаду на небеса, я надеюсь на просвещение по двум вопросам. Один из них - квантовая электродинамика, а другой - турбулентное движение жидкостей. А насчет первого я довольно оптимистичен.

Смотрите также

  • Список важных публикаций по физике
  • Список физиков
  • Списки физических уравнений
  • Связь математики и физики
  • Науки о Земле
  • Нейрофизика
  • Психофизика
  • Научный туризм

Примечания

  1. ^ В начале Фейнмановских лекций по физике , Ричард Фейнман предлагает атомную гипотезу в качестве единственной наиболее плодовитой научной концепции. [4]
  2. ^ Термин «вселенная» определяется как все, что существует физически: целостность пространства и времени, все формы материи, энергии и импульса, а также физические законы и константы, которые ими управляют. Однако термин «вселенная» может также использоваться в немного иных контекстных смыслах, обозначая такие концепции, как космос или философский мир .
  3. ^ Francis Bacon «s 1620 Novum Organum имеет решающее значение в развитии научного метода . [10]
  4. ^ Исчисление было независимо разработано примерно в то же время Готфридом Вильгельмом Лейбницем ; в то время как Лейбниц был первым, кто опубликовал свою работу и разработал большую часть обозначений, используемых сегодня для исчисления, Ньютон был первым, кто разработал исчисление и применил его к физическим задачам. См. Также полемику по исчислению Лейбница – Ньютона.
  5. ^ Нолл отмечает, что некоторые университеты до сих пор используют это название. [34]
  6. ^ См., Например, влияние Канта и Риттера на Эрстеда .
  7. ^ Концепции, которые обозначаются как гипотетические, могут со временем меняться. Например, некоторые очерняли атом физики девятнадцатого века, в том числекритику Эрнстом Махом формулировки статистической механики Людвига Больцмана . К концу Второй мировой войны атом больше не считался гипотетическим.
  8. ^ Тем не менее универсализм поощряется в культуре физики. Например, World Wide Web , который был обновленный в ЦЕРНЕ по Тиму Бернерс-Ли , был создан в службе компьютерной инфраструктуры CERN, и был / предназначен для использования физиков во всем мире. То же самое можно сказать и об arXiv.org.
  9. См. Работы Ильи Пригожина «Системы, далекие от равновесия» и др.

Рекомендации

  1. ^ «физика» . Интернет-словарь этимологии . Архивировано 24 декабря 2016 года . Проверено 1 ноября +2016 .
  2. ^ "физика" . Интернет-словарь этимологии . Архивировано 24 декабря 2016 года . Проверено 1 ноября +2016 .
  3. ^ Φύσις , φυσική , ἐπιστήμη . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте Perseus
  4. Перейти ↑ Feynman, Leighton & Sands 1963 , p. I-2 «Если бы в каком-нибудь катаклизме все [] научные знания были уничтожены [за исключением] одного предложения [...] какое утверждение содержало бы больше всего информации в наименьшем количестве слов? Я считаю, что это [...] что все вещи состоят из атомов - маленьких частиц, которые вращаются в вечном движении, притягивая друг друга, когда они находятся на небольшом расстоянии друг от друга, но отталкиваются, когда их вжимают друг в друга  ... "
  5. ^ Максвелл 1878 , стр. 9 «Физическая наука - это та область знания, которая относится к порядку природы или, другими словами, к регулярной последовательности событий».
  6. ^ a b c Янг и Фридман 2014 , стр. 1 «Физика - одна из самых фундаментальных наук. Ученые всех дисциплин используют идеи физики, в том числе химики, изучающие структуру молекул, палеонтологи, которые пытаются реконструировать, как ходили динозавры, и климатологи, изучающие, как деятельность человека влияет на Атмосфера и океаны. Физика также является основой всей техники и технологий. Ни один инженер не смог бы спроектировать телевизор с плоским экраном, межпланетный космический корабль или даже лучшую мышеловку, не поняв сначала основных законов физики. (...) пришли к пониманию физики как выдающегося достижения человеческого интеллекта в его стремлении понять наш мир и самих себя ".
  7. Перейти ↑ Young & Freedman 2014 , p. 2 «Физика - экспериментальная наука. Физики наблюдают за явлениями природы и пытаются найти закономерности, связывающие эти явления».
  8. ^ Holzner 2006 , стр. 7 «Физика - это исследование вашего мира, мира и вселенной вокруг вас».
  9. ^ а б Крупп 2003
  10. ^ Cajori 1917 , стр. 48-49
  11. ^ Aaboe 1991
  12. ^ Clagett 1995
  13. ^ Терстон 1994
  14. Перейти ↑ Singer, 2008 , p. 35 год
  15. Перейти ↑ Lloyd 1970 , pp. 108–109
  16. ^ Гилл, NS "Атомизм - досократическая философия атомизма" . Об образовании . Архивировано 10 июля 2014 года . Проверено 1 апреля 2014 года .
  17. Перейти ↑ Lindberg 1992 , p. 363.
  18. ^ "Иоанн Филопон, комментарий к физике Аристотеля" . Архивировано из оригинального 11 января 2016 года . Проверено 15 апреля 2018 года .
  19. Галилей (1638). Две новые науки . Чтобы лучше понять, насколько убедительны доказательства Аристотеля, мы можем, на мой взгляд, отрицать оба его предположения. Что касается первого, то я очень сомневаюсь, что Аристотель когда-либо экспериментально проверял, правда ли, что два камня, один из которых весит в десять раз больше другого, если они упадут в одно и то же мгновение с высоты, скажем, 100 локтей настолько различались бы по скорости, что когда более тяжелый достигал земли, другой не падал бы более чем на 10 локтей. Дурачок. - Его язык, казалось бы, указывает на то, что он пробовал эксперимент, потому что он говорит: мы видим более тяжелое; теперь слово видеть показывает, что он провел эксперимент.

    Сагр. - Но я, Симплисио, который провел испытание, могу заверить вас [107], что пушечное ядро ​​весом в одну-две сотни фунтов или даже больше не достигнет земли на расстояние даже одного шага впереди мушкетного ядра весом только полфунта, если оба падают с высоты 200 локтей.
  20. Перейти ↑ Lindberg 1992 , p. 162.
  21. ^ "Джон Филопон" . Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета. 2018.
  22. ^ "Джон Буридан" . Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета. 2018.
  23. Перейти ↑ Howard & Rogers 1995 , pp. 6-7
  24. ^ Смит 2001 , Книга I [6.85], [6.86], стр. 379; Книга II, [3.80], с. 453.
  25. ^ Бен-Хаим 2004
  26. ^ Guicciardini 1999
  27. ^ Аллен 1997
  28. ^ «Промышленная революция» . Schoolscience.org, Институт физики . Архивировано 7 апреля 2014 года . Проверено 1 апреля 2014 года .
  29. ^ О'Коннор и Робертсон 1996a
  30. ^ а б О'Коннор и Робертсон 1996b
  31. ^ "Стандартная модель" . ПОНЧИК . Фермилаб . 29 июня 2001 . Проверено 1 апреля 2014 года .
  32. ^ Чо 2012
  33. ^ Womersley, J. (февраль 2005). «За пределами стандартной модели» (PDF) . Симметрия . Vol. 2 шт. 1. С. 22–25. Архивировано 24 сентября 2015 года (PDF) .
  34. Нолл, Уолтер (23 июня 2006 г.). «О прошлом и будущем натурфилософии» (PDF) . Журнал эластичности . 84 (1): 1–11. DOI : 10.1007 / s10659-006-9068-у . S2CID 121957320 . Архивировано 18 апреля 2016 года (PDF) из оригинала.  
  35. Перейти ↑ Rosenberg 2006 , Глава 1
  36. ^ Годфри-Смит 2003 , Глава 14: "Байесианство и современные теории доказательств"
  37. ^ Годфри-Смит 2003 , Глава 15: «Эмпиризм, натурализм и научный реализм?»
  38. ^ Лаплас 1951
  39. ^ Шредингер 1983
  40. ^ Шредингер 1995
  41. ^ Хокинг и Пенроуз 1996 , стр. 4 «Я думаю, что Роджер в душе платоник, но он должен ответить за себя».
  42. ^ Пенроуз 2004
  43. ^ Пенроуз и др. 1997 г.
  44. ^ "акустика" . Encyclopdia Britannica . Архивировано 18 июня 2013 года . Проверено 14 июня 2013 года .
  45. ^ "Биоакустика - Международный журнал звука животных и его записи" . Тейлор и Фрэнсис. Архивировано 5 сентября 2012 года . Проверено 31 июля 2012 года .
  46. ^ «Акустика и вы (карьера в акустике?)» . Акустическое общество Америки . Архивировано из оригинала на 4 сентября 2015 года . Проверено 21 мая 2013 года .
  47. ^ Типлер & Ллевеллин 2003 , стр. 269, 477, 561
  48. ^ Типлер & Ллевеллин 2003 , стр. 1-4, 115, 185-187
  49. ^ Dijksterhuis 1986
  50. ^ Mastin 2010 «Несмотряправилопомнят сегодня как философ Платон был одним из самых важных покровителей древней Греции математики. Вдохновленный Пифагора, он основал свою Академию в Афинах в 387 г. до н.э., где он подчеркнул математику как способ понимания больше о В частности, он был убежден, что геометрия является ключом к разгадке тайн вселенной. Надпись над входом в Академию гласила: «Не позволяйте никому, кто не разбирается в геометрии, входить сюда».
  51. ^ TORALDO Di Francia 1976 , стр. 10 «Философия написана в той великой книге, которая всегда лежит перед нашими глазами. Я имею в виду вселенную, но мы не сможем ее понять, если сначала не выучим язык и не усвоим символы, которыми она написана. Эта книга написана математическим языком, а символы представляют собой треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без помощи которых по-человечески невозможно понять ни единого слова, и без которых человек напрасно блуждает по темному лабиринту ». - Галилей (1623 г.), Пробирщик »
  52. ^ "Приложения математики к наукам" . 25 января 2000 года архив с оригинала на 10 мая 2015 года . Проверено 30 января 2012 года .
  53. ^ "Журнал математической физики" . Архивировано 18 августа 2014 года . Проверено 31 марта 2014 года . Целью [Journal of Mathematical Physics] является публикация статей по математической физике, то есть о применении математики к проблемам физики и разработке математических методов, подходящих для таких приложений и для формулирования физических теорий.
  54. ^ a b Фейнман, Leighton & Sands 1963 , глава 3: «Отношение физики к другим наукам»; см. также редукционизм и специальные науки
  55. ^ Эллис, G .; Силк, Дж. (16 декабря 2014 г.). «Научный метод: защитить целостность физики» . Природа . 516 (7531): 321–323. Bibcode : 2014Natur.516..321E . DOI : 10.1038 / 516321a . PMID 25519115 . 
  56. ^ Honderich 1995 , стр. 474-476
  57. ^ "Неужели теоретическая физика слишком далеко отошла от экспериментов? Вступает ли область в кризис, и если да, что нам с этим делать?" . Институт теоретической физики Периметр . Июнь 2015. Архивировано из оригинала 21 апреля 2016 года.
  58. ^ «Феноменология» . Институт физики Макса Планка . Архивировано из оригинала 7 марта 2016 года . Проверено 22 октября +2016 .
  59. Перейти ↑ Feynman 1965 , p. 157 «Фактически у экспериментаторов есть определенный индивидуальный характер. Они ... очень часто проводят свои эксперименты в области, в которой, как известно, теоретик не делал никаких предположений».
  60. ^ Стюарт, Дж. (2001). Промежуточная электромагнитная теория . World Scientific. п. 50. ISBN 978-981-02-4471-2.
  61. ^ Вайнберг, С. (1993). Мечты об окончательной теории: поиск основных законов природы . Радиус Хатчинсона. ISBN 978-0-09-177395-3.
  62. ^ Redish, E. " Домашние страницы естествознания и физического образования" . Исследовательская группа по физическому образованию Мэрилендского университета. Архивировано 28 июля 2016 года.
  63. ^ «Разделение частиц и полей» . Американское физическое общество. Архивировано из оригинального 29 августа 2016 года . Проверено 18 октября 2012 года .
  64. ^ Халперн 2010
  65. ^ Grupen 1999
  66. ^ Уолш 2012
  67. ^ "Группа физики элементарных частиц высоких энергий" . Институт физики . Проверено 18 октября 2012 года .
  68. ^ a b c Oerter 2006
  69. ^ Гриббин, Гриббин и Гриббин 1998
  70. ^ "Эксперименты в ЦЕРНе наблюдают частицу, соответствующую долгожданному бозону Хиггса" . ЦЕРН . 4 июля 2012 года Архивировано из оригинала 14 ноября 2012 года . Проверено 18 октября 2012 года .
  71. ^ «Атомная, молекулярная и оптическая физика» . Физический факультет Массачусетского технологического института . Архивировано 27 февраля 2014 года . Проверено 21 февраля 2014 года .
  72. ^ "Корейский университет, Физическая группа AMO" . Архивировано из оригинала на 1 марта 2014 года . Проверено 21 февраля 2014 года .
  73. ^ "Орхусский университет, AMO Group" . Архивировано 7 марта 2014 года . Проверено 21 февраля 2014 года .
  74. Тейлор и Хейнонен, 2002.
  75. ^ Гирвин, Стивен М .; Ян, Кун (28 февраля 2019). Современная физика конденсированного состояния . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-108-57347-4.
  76. ^ a b c Коэн 2008
  77. ^ Moore 2011 , стр. 255-258
  78. ^ Леггетт 1999
  79. ^ Леви 2001
  80. ^ Стаджич, Кунц и Осборн 2011
  81. ^ Мэттис 2006
  82. ^ а б «История физики конденсированного состояния» . Американское физическое общество . Архивировано 12 сентября 2011 года . Проверено 31 марта 2014 года .
  83. ^ "Филип Андерсон" . Принстонский университет, факультет физики. Архивировано 8 октября 2011 года . Проверено 15 октября 2012 года .
  84. ^ "BS в астрофизике" . Гавайский университет в Маноа. Архивировано из оригинала 4 апреля 2016 года . Дата обращения 14 октября 2016 .
  85. ^ «НАСА - Вопросы и ответы о миссии GLAST» . НАСА: Космический гамма-телескоп Ферми . НАСА . 28 августа 2008 года. Архивировано 25 апреля 2009 года . Проверено 29 апреля 2009 года .
  86. ^ Смотрите также Nasa - Ферми Наука архивация 3 апреля 2010 года на Wayback Machine и НАСА - Ученые предсказывают основные открытия для GLAST архивации 2 марта 2009 года на Wayback Machine .
  87. ^ «Темная материя» . НАСА . 28 августа 2008 года. Архивировано 13 января 2012 года . Проверено 30 января 2012 года .
  88. ^ Керр 2009
  89. ^ Leggett, AJ (2006). "Что мы знаем о высоких T c ?" (PDF) . Физика природы . 2 (3): 134–136. Bibcode : 2006NatPh ... 2..134L . DOI : 10.1038 / nphys254 . S2CID 122055331 . Архивировано из оригинального (PDF) 10 июня 2010 года.  
  90. ^ Вольф, SA; Ччелканова, А.Ю .; Трегер, Д.М. (2006). «Спинтроника - ретроспектива и перспектива» (PDF) . Журнал исследований и разработок IBM . 50 : 101–110. DOI : 10.1147 / rd.501.0101 . S2CID 41178069 .  
  91. Перейти ↑ Gibney, E. (2015). «LHC 2.0: новый взгляд на Вселенную» . Природа . 519 (7542): 142–143. Bibcode : 2015Natur.519..142G . DOI : 10.1038 / 519142a . PMID 25762263 . 
  92. ^ Национальный исследовательский совет и комитет по технологиям будущих военно-морских сил 1997 , стр. 161
  93. ^ Kellert 1993 , стр. 32
  94. ^ Eames, I .; Флор, Дж. Б. (2011). «Новые разработки в понимании межфазных процессов в турбулентных потоках» . Философские труды Королевского общества А . 369 (1937): 702–705. Bibcode : 2011RSPTA.369..702E . DOI : 10,1098 / rsta.2010.0332 . PMID 21242127 . Ричард Фейнман сказал, что «турбулентность - самая важная нерешенная проблема классической физики». 
  95. ^ Национальный исследовательский совет (2007). «Что происходит далеко от равновесия и почему» . Физика конденсированных сред и материалов: наука об окружающем мире . С. 91–110. DOI : 10.17226 / 11967 . ISBN 978-0-309-10969-7. Архивировано 4 ноября 2016 года.
    - Jaeger, Heinrich M .; Лю, Андреа Дж. (2010). «Физика далеких от равновесия: обзор». arXiv : 1009.4874 [ cond-mat.soft ].
  96. ^ Гольдштейн 1969

Источники

  • Aaboe, A. (1991). «Месопотамская математика, астрономия и астрология». Кембриджская древняя история . Том III (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-22717-9.
  • Абазов, В .; и другие. (Сотрудничество DØ) (12 июня 2007 г.). «Прямое наблюдение странного бариона 'b' ». arXiv : 0706.1690v2 [ hep-ex ].
  • Аллен, Д. (10 апреля 1997 г.). «Исчисление» . Техасский университет A&M . Проверено 1 апреля 2014 года .
  • Бен-Хаим, М. (2004). Экспериментальная философия и рождение эмпирической науки: Бойль, Локк и Ньютон . Олдершот: Издательство Ashgate. ISBN 978-0-7546-4091-2. OCLC  53887772 .
  • Кахори, Флориан (1917). История физики в ее элементарных отраслях: включая эволюцию физических лабораторий . Макмиллан.
  • Чо, А. (13 июля 2012 г.). «Бозон Хиггса дебютирует после десятилетних поисков». Наука . 337 (6091): 141–143. Bibcode : 2012Sci ... 337..141C . DOI : 10.1126 / science.337.6091.141 . PMID  22798574 .
  • Клагетт, М. (1995). Древнеегипетская наука . Том 2. Филадельфия: Американское философское общество.
  • Коэн, ML (2008). «Пятьдесят лет физике конденсированного состояния» . Письма с физическим обзором . 101 (5): 25001–25006. Bibcode : 2008PhRvL.101y0001C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.101.250001 . PMID  19113681 .
  • Dijksterhuis, EJ (1986). Механизация картины мира: от Пифагора до Ньютона . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-08403-9. Архивировано из оригинального 5 -го августа 2011 года.
  • Фейнман, Р.П . ; Лейтон, РБ; Сэндс, М. (1963). Лекции Фейнмана по физике . 1 . ISBN 978-0-201-02116-5.
  • Фейнман, Р.П. (1965). Характер физического закона . ISBN 978-0-262-56003-0.
  • Годфри-Смит, П. (2003). Теория и реальность: введение в философию науки . ISBN 978-0-226-30063-4.
  • Гольдштейн, С. (1969). «Механика жидкости в первой половине этого века» . Ежегодный обзор гидромеханики . 1 (1): 1–28. Полномочный код : 1969AnRFM ... 1 .... 1G . DOI : 10.1146 / annurev.fl.01.010169.000245 .
  • Гриббин-младший; Гриббин, М .; Гриббин Дж. (1998). Q означает «Квантум: энциклопедия физики элементарных частиц» . Свободная пресса. Bibcode : 1999qqep.book ..... G . ISBN 978-0-684-85578-3.
  • Группен, Клаус (10 июля 1999 г.). «Аппаратура в физике элементарных частиц: VIII Школа ICFA». Материалы конференции AIP . 536 : 3–34. arXiv : физика / 9906063 . Bibcode : 2000AIPC..536 .... 3G . DOI : 10.1063 / 1.1361756 . S2CID  119476972 .
  • Гвиччардини, Н. (1999). Чтение Принципов: Дебаты о методах Ньютона для натурфилософии с 1687 по 1736 год . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.
  • Халперн, П. (2010). Коллайдер: поиск самых маленьких частиц в мире . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-470-64391-4.
  • Хокинг, С .; Пенроуз Р. (1996). Природа пространства и времени . ISBN 978-0-691-05084-3.
  • Хольцнер, С. (2006). Физика для чайников . Джон Вили и сыновья. Bibcode : 2005pfd..book ..... H . ISBN 978-0-470-61841-7. Физика - это изучение вашего мира, мира и вселенной вокруг вас.
  • Хондерич, Т. (редактор) (1995). Оксфордский компаньон философии (1 - е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С.  474–476 . ISBN 978-0-19-866132-0.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  • Ховард, Ян; Роджерс, Брайан (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-508476-4.
  • Келлерт, SH (1993). По следам хаоса: непредсказуемый порядок в динамических системах . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-42976-2.
  • Керр, РА (16 октября 2009 г.). «Связывание Солнечной системы лентой заряженных частиц». Наука . 326 (5951): 350–351. DOI : 10.1126 / science.326_350a . PMID  19833930 .
  • Крупп, EC (2003). Отголоски древнего неба: Астрономия затерянных цивилизаций . Dover Publications. ISBN 978-0-486-42882-6. Проверено 31 марта 2014 года .
  • Лаплас, PS (1951). Философский очерк вероятностей . Переведено с 6-го французского издания Truscott, FW и Emory, FL New York: Dover Publications.
  • Леггетт, AJ (1999). "Сверхтекучесть". Обзоры современной физики . 71 (2): S318 – S323. Bibcode : 1999RvMPS..71..318L . DOI : 10.1103 / RevModPhys.71.S318 .
  • Леви, Б.Г. (декабрь 2001 г.). «Корнелл, Кеттерле и Виман разделили Нобелевскую премию по конденсатам Бозе-Эйнштейна» . Физика сегодня . 54 (12): 14. Bibcode : 2001PhT .... 54l..14L . DOI : 10.1063 / 1.1445529 .
  • Линдберг, Дэвид (1992). Начало западной науки . Издательство Чикагского университета.
  • Ллойд, Германия (1970). Ранняя греческая наука: от Фалеса до Аристотеля . Лондон; Нью-Йорк: Чатто и Виндус; WW Norton & Company. ISBN 978-0-393-00583-7.
  • Мастин, Люк (2010). «Греческая математика - Платон» . История математики . Проверено 29 августа 2017 года .
  • Мэттис, округ Колумбия (2006). Простая теория магнетизма . World Scientific. ISBN 978-981-238-579-6.
  • Максвелл, Дж. К. (1878). Материя и движение . Д. Ван Ностранд. ISBN 978-0-486-66895-6. материя и движение.
  • Мур, JT (2011). Химия для чайников (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN 978-1-118-00730-3.
  • Национальный исследовательский совет ; Комитет по технологиям будущих военно-морских сил (1997). Технологии для ВМС и Корпуса морской пехоты США, 2000–2035 гг. Становление силой 21-го века: Том 9: Моделирование и имитация . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. ISBN 978-0-309-05928-2.
  • О'Коннор, Джей Джей; Робертсон, EF (февраль 1996a). «Специальная теория относительности» . Архив истории математики MacTutor . Сент-Эндрюсский университет . Проверено 1 апреля 2014 года .
  • О'Коннор, Джей Джей; Робертсон, EF (май 1996b). «История квантовой механики» . Архив истории математики MacTutor . Сент-Эндрюсский университет . Проверено 1 апреля 2014 года .
  • Ортер, Р. (2006). Теория почти всего: стандартная модель, невоспетый триумф современной физики . Pi Press. ISBN 978-0-13-236678-6.
  • Penrose, R .; Шимони, А .; Картрайт, N .; Хокинг, С. (1997). Большое, маленькое и человеческий разум . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-78572-3.
  • Пенроуз, Р. (2004). Дорога к реальности . ISBN 978-0-679-45443-4.
  • Розенберг, Алекс (2006). Философия науки . Рутледж. ISBN 978-0-415-34317-6.
  • Шредингер, Э. (1983). Мой взгляд на мир . Ox Bow Press. ISBN 978-0-918024-30-5.
  • Шредингер, Э. (1995). Интерпретация квантовой механики . Ox Bow Press. ISBN 978-1-881987-09-3.
  • Певица, К. (2008). Краткая история науки до 19 века . Стритер Пресс.
  • Смит, А. Марк (2001). Теория визуального восприятия Альхасена: критическое издание с английским переводом и комментариями первых трех книг De Aspectibus Альхасена , средневековой латинской версии Китаб аль-Манадира Ибн аль-Хайсена , 2 тома . Труды Американского философского общества. 91 . Филадельфия : Американское философское общество . ISBN 978-0-87169-914-5. OCLC  47168716 .
    • Смит, А. Марк (2001a). «Теория визуального восприятия Альхасена: критическое издание с английским переводом и комментариями первых трех книг« De aspectibus »Альхасена, средневековой латинской версии« Китаб аль-Манадир »Ибн аль-Хайсена: том первый». Труды Американского философского общества . 91 (4): i – clxxxi, 1–337. DOI : 10.2307 / 3657358 . JSTOR  3657358 .
    • Смит, А. Марк (2001b). «Теория визуального восприятия Альхасена: критическое издание с английским переводом и комментариями первых трех книг« De aspectibus »Альхасена, средневековой латинской версии« Китаб аль-Манадир »Ибн аль-Хайсена: том второй». Труды Американского философского общества . 91 (5): 339–819. DOI : 10.2307 / 3657357 . JSTOR  3657357 .
  • Стаджич, Елена; Coontz, R .; Осборн, И. (8 апреля 2011 г.). "Счастливого сотого, сверхпроводимость!" . Наука . 332 (6026): 189. Bibcode : 2011Sci ... 332..189S . DOI : 10.1126 / science.332.6026.189 . PMID  21474747 .
  • Тейлор, Польша; Хейнонен, О. (2002). Квантовый подход к физике конденсированного состояния . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-77827-5.
  • Терстон, Х. (1994). Ранняя астрономия . Springer.
  • Типлер, Пол; Ллевеллин, Ральф (2003). Современная физика . WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4345-3.
  • Торальдо Ди Франсия, Г. (1976). Исследование физического мира . ISBN 978-0-521-29925-1.
  • Уолш, К.М. (1 июня 2012 г.). «Планирование будущего вычислений в области высоких энергий и ядерной физики» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Архивировано из оригинального 29 июля 2016 года . Проверено 18 октября 2012 года .
  • Молодой, HD; Фридман, РА (2014). Физика Университета Сирса и Земанского с обновлением современных физических технологий (13-е изд.). Pearson Education. ISBN 978-1-292-02063-1.

внешняя ссылка

  • PhysicsCentral - веб-портал Американского физического общества.
  • Physics.org - веб-портал Института физики
  • Usenet Physics FAQ - FAQ, составленный sci.physics и другими группами новостей по физике
  • Веб-сайт Нобелевской премии по физике - Премия за выдающийся вклад в эту тему
  • World of Physics - Электронный энциклопедический словарь физики
  • Физика природы - Академический журнал
  • Физика - Интернет-журнал Американского физического общества
  • Physics / Publications at Curlie - Справочник средств массовой информации, связанных с физикой
  • The Vega Science Trust - Научные видеоролики, включая физику
  • Веб-сайт HyperPhysics - интеллектуальная карта физики и астрономии от Университета штата Джорджия
  • ФИЗИКА в MIT OCW - материалы онлайн-курса Массачусетского технологического института