Fizika

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Kolaž raznih fizikalnih fenomenov

Fizika (starogrško φυσική (ἐπιστήμη) phusikḗ (epistḗmē) »poznavanje narave«, φύσις phúsis »narava«[1][2][3]) je naravoslovna veda, ki vključuje proučevanje snovi[a] in njeno gibanje v prostoru in času, skupaj s povezanimi pojmi kot sta energija in sila.[4] V najširšem pomenu je to veda o naravi prikazana na način, ki omogoča razumevanje obnašanja vesolja.[b][5][6]

Fizika je ena izmed najstarejših akademskih disciplin, verjetno celo najstarejša zaradi vključene astronomije.[7] Zadnjih dvatisoč let je bila fizika del naravoslovja skupaj s kemijo, določenimi vejami matematike in biologije, toda med znanstveno revolucijo v 17.-tem stoletju so se v naravoslovju začeli razvijati samostojni raziskovalni programi.[c] Fizika je povezana z interdisciplinarnimi vedami kot sta biofizika in kvantna kemija, ločnice med njimi niso strogo določene.

Fizika pomembno prispeva pri razvoju novih tehnologij. Na primer, napredek v razumevanju elektromagnetizma ali jedrske fizike je neposredno privedel do razvoja novih izdelkov, ki so bistveno preoblikovali sodobno družbo, kot so televizija, računalniki, gospodinjski aparati, in jedrsko orožje;[5] napredek na področju termodinamike je privedel do razvoja industrializacije in na področju mehanike je napredek navdihnil razvoj infinitezimalnega računa.

Skupščina Organizacije združenih narodov je proglasila leto 2005 za Svetovno leto fizike.

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Fizika je temelj vseh naravoslovnih znanosti, ki se je razvila iz proučevanja narave in filozofije, do okoli konca 19. stoletja je bila poznana kot  »filozofija narave«. Fizika je v nekaterih pomenih najstarejša in najbolj čista znanost; njena odkritja se uporabljajo v vsem naravoslovju, saj je snov in energija osnovni gradnik naravnega sveta. Fizika se danes ohlapno deli na klasično fiziko in moderno fiziko.

Starodavna astronomija[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Zgodovina astronomije.

Astronomija je najstarejša izmed naravoslovnih znanosti. Najstarejše civilizacije, ki izvirajo izpred 3000 pred našim štetjem (kot so Sumerci, stari Egipčani in Indska civilizacija), so znale napovedovati in so v osnovi tudi razumele gibanje Sonca, Lune in zvezd.

Antična Egipčaska astronomija je vidna v spomenikih kot je strop v Senemutovi grobnici iz Osemnajste egipčanske dinastije.

Zvezde in planeti so bili pogosto predmet čaščenja, verjeli so da predstavljajo bogove. Čeprav so razlage teh pojavov bile pogosto neznanstvene in jim je manjkalo dokazov, so bila ta zgodnja opazovanja temelji kasnejše astronomije.[7]

Zgodovinar in matematik Asger Aaboe je v svojih delih napisal, da lahko izvor Zahodne astronomije najdemo v Mezopotamiji, in da vse kasnejše delo Zahoda v eksaktnih vedah izhaja iz pozno Babilonske astronomije.[8] Egipčanski astronomi so za seboj zapustili spomenike, ki prikazujejo znanje o ozvezdjih in gibanje nebesnih teles.[9] Grški pesnik Homer je pisal o različnih nebesnih telesih v svoji Iliadi in Odiseji; kasneje so grški astronomi dali nebesnim telesom ime, ki jih danes uporabljamo (za večino vidnih ozvezdij severne poloble).[10]

Filozofija narave[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Filozofija narave.

Filozofija narave ima svoje korenine v Grčiji v arhaičnem obdobju (650 pr. n. št. – 480 pr. n. št.), ko so filozofi pred Sokratom kot je Tales zavrnili ne-naturalistične razlage naravnih pojavov in razglasili, da ima vsak dogodek svoj naravni vzrok.[11] Mnogo njihovih hipotez so uspešno dokazali s poskusom;[12] na primer, atomízem je bil dokazan 2000 let potem, ko sta ga prva predlagala Levkip in njegov učenec Demokrit.[13]

Klasična fizika[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Klasična fizika.
Sir Isaac Newton (1643–1727), katerega zakoni gibanja in splošni gravitacijski zakon so bili glavni mejniki v klasični fiziki.

Fizika je postala ločena znanost, ko so zgodnji moderni Evropejci začeli za raziskovanje uporabljati eksperimentalne in kvantitativne metode, ki so danes poznane kot zakoni fizike.[14]

Glavni razvoj v tem obdobju vključuje:

Odkritja novih zakonov v termodinamiki, kemiji in elektomagnetizmu so izhajala iz potrebe po raziskovanjih zaradi povečane porabe energije med Industrijsko revolucijo.[17] Zakoni, ki sestavljajo klasično fiziko, so široko uporabni pri vsakdanjih objektih, ki potujejo pri nerelativistični hitrosti, ker zagotavljajo natančni približek. Nenatančnost v klasični mehaniki pri zelo majhnih objektih in velikih hitrostih je vodila razvoj moderne fizike v 20. stoletju.

Moderna fizika[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Moderna fizika.
Albert Einstein (1879–1955), katerega delo na področju fotoelektričnega pojava in teorije relativnosti je vodilo fizike v 20. stoletju.
Max Planck (1858–1947), začetnik teorije kvantne mehanike.

Moderna fizika se je pričela razvijati v zgodnjem 20. stoletju z delom Maxa Plancka na področju kvantne teorije in Albert Einsteinove teorije relativnosti. Obe teoriji sta nastali zaradi ugotovljene nenatančnosti v klasični mehaniki v določenih situacijah. Klasična mehanika je predvidela spremenljivo hitrost svetlobe, ki ni bila rešljiva s konstantno hitrostjo, ki so jo predvidele Maxwellove enačbe elektromagnetizma - hitrost svetlobe je v Maxwellovih enacbah konstanta neodvisna od opazovalnega sistema; to neskladje je popravila Einsteinova posebna teorija relativnosti, ki je nadomestila klasično mehaniko za hitro premikajoča se telesa in hkrati dovolila uporabo konstantne hitosti.[18] Še en problem klasične fizike je sevanje črnega telesa, ki ga je pojasnil Planck s svojo idejo, da je svetloba prihaja iz posameznih delčkov fotonov. Te teorije so skupaj z fotoelektričnim pojavom in teorijo, ki predvideva energijske nivoje elektronskih orbital, vodile do teorije kvantne mehanike, ki je prevzela klasično mehaniko za zelo majhne delce.[19]

Pionirji kvantne mehanik so Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger in Paul Dirac.[19] Iz teh zgodnjih del in del na sorodnih področjih je bil izpeljan Standardni model fizike delcev.[20] Z odkritjem delca z lastnostmi, ki ustrezajo Higgsovemu bozonu (CERN, leta 2012),[21] so popisani vsi osnovni delci, in izgleda, da ima Standardni model svojo končno podobo; vendar se razvoj s tem ni ustavil - danes že obstajajo nove teorije kot je supersimetrija.[22]

Filozofija[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Filozofija fizike.

Fizika v več pogledih izvira iz starogrške filozofije. Od Talesovega prvega poskusa opredelitve snovi do Demokritovega sklepanja, da sestavljajo svet samo nespremenljivi atomi in prostor med njimi, do Ptolemajevega geocentričnega modela vesolja in Aristotelove knjige Fizika (zgodnja knjiga o fiziki v kateri poskuša analizirati in opredeliti gibanje iz filozofskega stališča), do različnih grških filozofov, ki so razvijali lastne teorije narave. Do 18 stoletja je bila fizika je bila poznana kot filozofija narave.[23]

Do 19. stoletja se je fizika ločila od filozofije in ostalih znanosti. Fizika se, tako kot ostale znanosti, pri opisovanju znanstvene metode opira na filozofijo znanosti.[24] Znanstvena metoda vključuje a priori razmišljanje (neodvisno od izkustva) kot tudi a posteriori (iz izkustva), ter uporablja Bayesovo sklepanje za merjenje veljavnosti dane teorije .[25]

Razvoj fizike je na eni strani odgovoril na marsikatero vprašanje zgodnjih filozofov, na drugi strani pa odprn nova vprašanja. Proučevanje filozofskih tem o fiziki, filozofije fizike, vključuje probleme kot so narava prostora in časa, determinizem, in metafizične nazore kot so empirizem, naturalizem in realizem.[26]

Veliko fizikov je napisalo dela o filozofskih posledicah svojega dela, na primer Laplace, ki je zagovarjal vzročni determinizem,[27] in Erwin Schrödinger, ki je pisal o kvantni mehaniki.[28][29] Matematičnega fizika Rogerja Penrose je Stephen Hawking zaradi v svojiih pogledov v knjigi Pot k resničnosti (The Road to Reality, 2005) imenoval platonist[30][31].

Veje fizike[uredi | uredi kodo]

Območja glavnih področij fizike

Fizika se ukvarja s snovjo in energijo. Ukvarja se z različnimi sistemi za katere so bile razvite različne teorije. V splošnem se teorije večkrat eksperimentalno testirajo predno so sprejete kot pravilne. Na primer, klasična mehanika pravilno opisuje gibanje teles, ki so veliko večja od atoma in njihovo gibanje, ki je počasneje od svetlobne hitrosti. Na teh teorijah potekajo aktivne raziskave: na primer, del klasične mehanike poznan kot kaos je bil odkrit v 20. stoletju, tri stoletja po originalni formulaciji Isaaca Newtona (1642–1727). Te teorije so pomembna orodja v raziskavah bolj specializiranih tem in od vseh fizikov, ne glede na svojo specialzacijo, se pričakuje da jih poznajo.

Spodnja tabela vsebuje temeljne teorije skupaj z nekaj koncepti, ki jih vsebujejo.

Kratek pregled fizike[uredi | uredi kodo]

Osrednje fizikalne teorije[uredi | uredi kodo]

Klasična mehanika · Mehanika tekočin · Termodinamika · Statistična mehanika · Elektrika in magnetizem · Posebna teorija relativnosti · Splošna teorija relativnosti · Kvantna mehanika · Kvantna teorija polja · Standardni model

Predlagane teorije[uredi | uredi kodo]

Teorija vsega · Teorija velikega poenotenja · Zančna kvantna gravitacija · M-teorija · Samonastalost

Mejne teorije[uredi | uredi kodo]

Dinamična teorija gravitacije · Hladna fuzija · Obratni sistem teorije · Orgonska energija · Svetlobni eter · Teorija mirujočega stanja

Pojmi[uredi | uredi kodo]

Snov · Antimaterija · Osnovni delec · Bozon · Fermion

Simetrija · Gibanje · Ohranitveni zakon - Masa · Energija · Gibalna količina · Vrtilna količina · Spin

Čas · Prostor · Razsežnost · Prostor-čas · Dolžina · Hitrost · Sila · Navor

Valovanje · Valovna funkcija · Kvantna prepletenost · Harmonični oscilator · Magnetizem · Elektrika · Elektromagnetno sevanje · Temperatura · Entropija · Fizikalna informacija

Fazni prehod · Kritični pojavi · Spontani zlom simetrije · Superprevodnost · Supertekočnost · Kvantni fazni prehod

Osnovne sile[uredi | uredi kodo]

Gravitacijska sila · Elektromagnetna sila · Šibka jedrska sila · Močna jedrska sila

Osnovni delci[uredi | uredi kodo]

Atom · Proton · Nevtron · Elektron · Nevtrino · Kvark · Foton · Gluon · Bozon W · Bozon Z · Graviton · Delčno sevanje

Področja fizike[uredi | uredi kodo]

Astrofizika · Atomska in molekulska fizika · Računska fizika · Fizika goste snovi · Fizika nizkih temperatur · Dinamika tekočin · Fizika polimerov · Optika · Fizika snovi · Jedrska fizika · Fizika plazme · Fizika osnovnih delcev

Metode[uredi | uredi kodo]

Znanstvena metoda · Fizikalna količina · Merjenje · Merilne naprave · Razsežnostna analiza · Statistika

Tabele[uredi | uredi kodo]

Seznam fizikalnih zakonov · Osnovne fizikalne konstante · Osnovne enote SI · Izpeljane enote SI · Predpone SI · Pretvorba med enotami

Zgodovina in svet fizikov[uredi | uredi kodo]

Zgodovina fizike · Znani fiziki · Slovenski fiziki · Nobelova nagrada za fiziko · Heinemannova nagrada za matematično fiziko · Diracova medalja · Diracova medalja in nagrada · Pomerančukova nagrada · Fizikalne ustanove · Poučevanje fizike in izobraževanje

Vrste fizike[uredi | uredi kodo]

Teoretična fizika · Eksperimentalna fizika · Matematična fizika · Statistična fizika ·

Sorodna področja[uredi | uredi kodo]

Astronomija in astrofizika · Biofizika · Znanost o snoveh · Elektronika · Tehnika · Medicinska fizika · Fiziologija

Sodobni fiziki[uredi | uredi kodo]

Stephen Hawking

Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Opombe[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Na začetku The Feynman Lectures on Physics, Richard Feynman predstavi atomistično hipotezo kot najmočnejšo iznajdbo fizike: »If, in some cataclysm, all [] scientific knowledge were to be destroyed [save] one sentence [...] what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is [...] that all things are made up of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another ...« (Feynman, Leighton & Sands 1963, str. I-2)
  2. ^ Izraz 'vesolje' je definiran kot vse kar fizično obstaja: celota prostora in časa, vse oblike materije, energije in sile, ter fizikalni zakoni in konstante, ki jih urejajo. Vendar se lahko izraz 'vesolje' uporablja tudi v nekoliko različnem vsebinskem smislu, ki označuje pojma kot sta, kot kozmos ali filozofski svet.
  3. ^ V Novum Organum iz leta v je bil Francis Bacon kritičen do razvoja znanstvene metode.
  4. ^ Infinitezimalni račun je neodvisno razvil ob približno istem času tudi Gottfried Wilhelm Leibniz; medtem ko je Leibniz je svoje delo prvi objavil in razvil večino oznak in poimenovanj, ki se danes uporabljajo v infinitezimalnem računu, je Newton prvi razvil infinitezimalni račun in ga uporabil pri reševanju fizikalnih problemov.

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. ^ "physics". Online Etymology Dictionary. 
  2. ^ "physic". Online Etymology Dictionary. 
  3. ^ φύσις, φυσική, ἐπιστήμη. Liddell, Henry George; Scott, Robert; A Greek–English Lexicon at Perseus Project
  4. ^ »Fizikalna znanost je tisto področje znanja, ki se nanaša na red v naravi ali z drugimi besedami pravilno zaporedje dogodkov.« (Maxwell 1878, str. 9)
  5. ^ 5,0 5,1 Young & Freedman 2014, str. 9
  6. ^ »Fizika je študija tvojega sveta ter sveta in vesolja okoli vas.« (Holzner 2006, str. 7)
  7. ^ 7,0 7,1 Krupp 2003
  8. ^ Aaboe 1991
  9. ^ Clagett 1995
  10. ^ Thurston 1994
  11. ^ Singer 2008, str. 35
  12. ^ Lloyd 1970, str. 108–109
  13. ^ Gill, N.S. "Atomism - Pre-Socratic Philosophy of Atomism". Ancient/Classical History. About.com. Pridobljeno dne 2014-04-01. 
  14. ^ Ben-Chaim 2004
  15. ^ Guicciardini 1999
  16. ^ Allen 1997
  17. ^ "The Industrial Revolution". Schoolscience.org, Institute of Physics. Pridobljeno dne 2014-04-01. 
  18. ^ O'Connor & Robertson 1996a
  19. ^ 19,0 19,1 O'Connor & Robertson 1996b
  20. ^ DONUT 2001
  21. ^ Cho 2012
  22. ^ Glej, na primer, John Womersley, Beyond the standard model
  23. ^ Walter Noll (23 Jun 2006), "On the Past and Future of Natural Philosophy" Journal of Elasticity July 2006, 84(1) pp 1-11
  24. ^ Rosenberg 2006, Chapter 1
  25. ^ Godfrey-Smith 2003, Chapter 14: "Bayesianism and Modern Theories of Evidence"
  26. ^ Godfrey-Smith 2003, Chapter 15: "Empiricism, Naturalism, and Scientific Realism?"
  27. ^ Laplace 1951
  28. ^ Schrödinger 1983
  29. ^ Schrödinger 1995
  30. ^ "I think that Roger is a Platonist at heart but he must answer for himself." (Hawking & Penrose 1996, str. 4)
  31. ^ Penrose 2004

Viri[uredi | uredi kodo]

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]