Физика - Physics

Эта статья посвящена области науки. Для использования в других целях см. Физика (значения).
Не путать с Физическая наука.

Различные примеры физических явлений
Стилизованный атом с тремя модельными орбитами Бора и стилизованным ядром.png
Физика

Физика (из Древнегреческий: φυσική (ἐπιστήμη), романизированный: Physikḗ (epistḗmē), горит  "знание природы", от φύσις физический 'природа')[1][2][3] это естественные науки что изучает иметь значение,[а] это движение и поведение через пространство и время, и связанные с ним предприятия энергия и сила.[5] Физика - одна из самых фундаментальных научных дисциплин, и ее главная цель - понять, как вселенная ведет себя.[b][6][7][8]

Физика - одна из старейших академические дисциплины и за счет включения астрономия, возможно то самый старый.[9] На протяжении большей части последних двух тысячелетий физика, химия, биология, и некоторые ветви математика были частью естественная философия, но во время Научная революция в 17 веке эти естественные науки возникли как самостоятельные уникальные исследовательские направления.[c] Физика пересекается со многими междисциплинарный области исследований, такие как биофизика и квантовая химия, а границы физики не жестко определенный. Новые идеи в физике часто объясняют фундаментальные механизмы, изучаемые другими науками.[6] и предлагать новые направления исследований в академических дисциплинах, таких как математика и философия.

Достижения в физике часто позволяют продвигать новые технологии. Например, прогресс в понимании электромагнетизм, физика твердого тела, и ядерная физика привели непосредственно к разработке новых продуктов, которые коренным образом изменили современное общество, таких как телевидение, компьютеры, бытовая техника, и ядерное оружие;[6] достижения в термодинамика привело к развитию индустриализация; и достижения в механика вдохновил развитие исчисление.

История

Основная статья: История физики

Древняя астрономия

Основная статья: История астрономии
Древний Египетская астрономия очевидно в памятниках, подобных потолок гробницы Сенемута от Восемнадцатая династия Египта.

Астрономия один из старейших естественные науки. Ранние цивилизации, возникшие до 3000 г. до н.э., такие как Шумеры, древние египтяне, а Цивилизация долины Инда, обладал предсказательными знаниями и базовым пониманием движения 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 объясняло позиции планеты.

В соответствии с Асгер Обое, истоки Западный астрономию можно найти в Месопотамия, и все усилия Запада в точные науки происходят из поздних Вавилонская астрономия.[11] Египетские астрономы оставили памятники, показывающие знание созвездий и движения небесных тел,[12] в то время как греческий поэт Гомер писал о различных небесных объектах в своем Илиада и Одиссея; потом Греческие астрономы дали названия, которые все еще используются сегодня, для большинства созвездий, видимых с Северное полушарие.[13]

Натурфилософия

Основная статья: Натурфилософия

Натурфилософия берет свое начало в Греция вовремя Архаический период (650 г. до н.э. - 480 г. до н.э.), когда досократические философы подобно Фалес отклоненный ненатуралистический объяснения природных явлений и провозглашали, что каждое событие имело естественную причину.[14] Они предлагали идеи, проверенные 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 Левкипп и его ученик Демокрит.[16]

Физика в средневековом европейском и исламском мире

Основные статьи: Европейская наука в средние века и Физика в средневековом исламском мире
Основной принцип работы камеры-обскуры

В Западная Римская Империя пала в пятом веке, и это привело к упадку интеллектуальных занятий в западной части Европы. Напротив, Восточная Римская Империя (также известный как Византийская империя ) сопротивлялся нападениям варваров и продолжал развивать различные области знаний, включая физику.[17]

В шестом веке Исидор Милетский создал важный сборник произведений Архимеда, которые скопированы в Архимед Палимпсест.

В Европе шестого века Иоанн Филопон, византийский ученый, допросил Аристотель преподавал физику и отметил его недостатки. Он представил теория 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 реальным 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 Галилей десять веков спустя[19] вовремя Научная революция. Галилей существенно цитировал Филопона в своих работах, когда утверждал, что аристотелевская физика ошибочна.[20][21] В 1300-х годах Жан Буридан, преподаватель факультета искусств Парижского университета, разработала концепцию импульса. Это был шаг к современным представлениям об инерции и импульсе.[22]

Исламская стипендия унаследованный Аристотелевская физика от греков и во время Исламский золотой век развил его дальше, особенно делая акцент на наблюдении и априори рассуждения, развитие ранних форм научный метод.

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. Самая заметная работа была Книга оптики (также известный как Китаб аль-Манадир), написанная Ибн аль-Хайсамом, в которой он окончательно опроверг древнегреческие представления о видении, но также выдвинул новую теорию. В книге он представил исследование феномена камера-обскура (его тысячелетняя версия 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. Трактат о свете объяснил камера-обскура за сотни лет до современного развития фотографии.[23]

Ибн Аль-Хайтам (Альхазен) рисунок
Ибн аль-Хайсам (ок. 965 – ок. 1040), Книга оптики Книга I, [6.85], [6.86]. Книга II, [3.80] описывает его камера-обскура эксперименты.[24]

Семитомный Книга оптики (Китаб аль-Манатир) оказал огромное влияние на мышление в разных дисциплинах от теории визуального восприятие к природе перспектива в средневековом искусстве, как на Востоке, так и на Западе, более 600 лет. Многие более поздние европейские ученые и коллеги-эрудиты из Роберт Гроссетест и Леонардо да Винчи к Рене Декарт, Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон, были у него в долгу. В самом деле, влияние Оптики Ибн аль-Хайсама находится рядом с работой Ньютона с тем же названием, опубликованной 700 лет спустя.

Перевод Книга оптики оказали 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

Основная статья: Классическая физика
сэр Исаак Ньютон (1643–1727), чья законы движения и вселенская гравитация были главными вехами в классической физике

Физика стала отдельной наукой, когда ранние современные европейцы использовали экспериментальные и количественные методы, чтобы обнаружить то, что сейчас считается законы физики.[25][страница нужна ]

Основные события этого периода включают замену геоцентрическая модель из Солнечная система с гелиоцентрическим Коперниканская модель, то законы, управляющие движением планетных тел определяется по Иоганн Кеплер между 1609 и 1619 годами, пионерские работы на телескопы и наблюдательная астрономия к Галилео Галилей в 16-17 веках, и Исаак Ньютон открытие и объединение законы движения и вселенская гравитация что будет носить его имя.[26] Ньютон также разработал исчисление,[d] математическое исследование изменений, которое предоставило новые математические методы решения физических задач.[27]

Открытие новых законов в термодинамика, химия, и электромагнетизм результат больших исследовательских усилий во время Индустриальная революция по мере увеличения потребности в энергии.[28] Законы, составляющие классическую физику, по-прежнему очень широко используются для объектов в повседневных масштабах, движущихся с нерелятивистскими скоростями, поскольку они обеспечивают очень близкое приближение в таких ситуациях, и такие теории, как квантовая механика и теория относительности упростить до их классических эквивалентов 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

Основная статья: Современная физика
Смотрите также: История специальной теории относительности и История квантовой механики
Макс Планк (1858–1947), создатель теории квантовая механика
Альберт Эйнштейн (1879–1955), чьи работы над фотоэлектрический эффект и теория относительности привел к революции в физике 20 века

Современная физика началась в начале 20 века с работы Макс Планк в квантовая теория и Альберт Эйнштейн с теория относительности. Обе эти теории возникли из-за неточностей классической механики в определенных ситуациях. Классическая механика предсказал различные скорость света, который не мог быть разрешен с постоянной скоростью, предсказанной Уравнения Максвелла электромагнетизма; это несоответствие было исправлено теорией Эйнштейна специальная теория относительности, который заменил классическую механику для быстро движущихся тел и позволил поддерживать постоянную скорость света.[29] Излучение черного тела предоставил еще одну проблему для классической физики, которая была исправлена, когда Планк предположил, что возбуждение материальных осцилляторов возможно только дискретными шагами, пропорциональными их частоте; это вместе с фотоэлектрический эффект и полная теория, предсказывающая дискретные уровни энергии из электронные орбитали, привела к тому, что теория квантовой механики вытеснила классическую физику в очень малых масштабах.[30]

Квантовая механика придет, чтобы быть пионером Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и Поль Дирак.[30] Благодаря этой ранней работе и работе в смежных областях, Стандартная модель физики элементарных частиц был выведен.[31] После открытия частицы со свойствами, соответствующими бозон Хиггса в ЦЕРН в 2012,[32] все элементарные частицы предсказывается стандартной моделью, и никакие другие не существуют; тем не мение, физика за пределами Стандартной модели, с теориями, такими как суперсимметрия, является активной областью исследований.[33] Области математика в целом важны для этой области, например, изучение вероятности и группы.

Философия

Основная статья: Философия физики

Во многом физика проистекает из древнегреческая философия. Из Фалес 'первая попытка охарактеризовать материю, чтобы Демокрит 'вывод, что материя должна привести к инвариантному состоянию, Птолемеевская астрономия кристаллического небосвод, и книга Аристотеля Физика (ранняя книга по физике, в которой предпринималась попытка проанализировать и определить движение с философской точки зрения), различные греческие философы выдвинули свои собственные теории природы. Физика была известна как естественная философия до конца 18 века.[e]

К XIX веку физика стала дисциплиной, отличной от философии и других наук. Физика, как и вся остальная наука, опирается на философия науки и его «научный метод» для улучшения наших знаний о физическом мире.[35] Научный метод использует априорные рассуждения а также апостериорный аргументация и использование Байесовский вывод чтобы измерить обоснованность данной теории.[36]

Развитие физики ответило на многие вопросы ранних философов, но также подняло новые вопросы. Изучение философских вопросов, окружающих физику, философию физики, включает такие вопросы, как природа Космос и время, детерминизм и метафизические воззрения, такие как эмпиризм, натурализм и реализм.[37]

Многие физики писали о философских последствиях своей работы, например Лаплас, кто защищал причинный детерминизм,[38] и Эрвин Шредингер, кто писал на квантовая механика.[39][40] Математический физик Роджер Пенроуз был назван Платоник к Стивен Хокинг,[41] взгляд, который обсуждает Пенроуз в своей книге, Дорога к реальности.[42] Хокинг называл себя «бессовестным редукционистом» и не соглашался со взглядами Пенроуза.[43]

Основные теории

Дальнейшая информация: Разделы физики и Очерк физики

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 классический механика точно описывает движение объектов при условии, что они намного больше, чем атомы и двигаясь гораздо меньше, чем скорость света. Эти теории продолжают оставаться областью активных исследований сегодня. Теория хаоса, замечательный аспект классической механики был открыт в 20 веке, через три столетия после первоначальной формулировки классической механики Исаак Ньютон (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

Основная статья: Классическая физика

Классическая физика включает традиционные отрасли и темы, которые были признаны и хорошо развиты до начала 20 века -классическая механика, акустика, оптика, термодинамика, и электромагнетизм. Классическая механика касается органов, на которые действуют силы и тела в движение и может быть разделен на статика (изучение сил, действующих на тело или тела, не подверженные ускорению), кинематика (изучение движения безотносительно к его причинам), и динамика (изучение движения и сил, которые на него действуют); механику также можно разделить на механика твердого тела и механика жидкости (известные вместе как механика сплошной среды ), к последним относятся такие ветви, как гидростатика, гидродинамика, аэродинамика, и пневматика. Акустика - это изучение того, как звук производится, контролируется, передается и принимается.[44] Важные современные отрасли акустики включают: ультразвук, изучение звуковых волн очень высокой частоты за пределами диапазона человеческого слуха; биоакустика, физика звуков и слуха животных,[45] и электроакустика, манипулирование звуковыми волнами с помощью электроники.[46]

Оптика, изучение свет, касается не только видимый свет но также с инфракрасный и ультрафиолетовая радиация, которые демонстрируют все явления видимого света, кроме видимости, например отражение, преломление, интерференцию, дифракцию, дисперсию и поляризацию света. Высокая температура это форма энергия, 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; ан электрический ток рождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле индуцирует электрический ток. Электростатика имеет дело с электрические заряды на отдыхе, электродинамика с движущимися зарядами, и магнитостатика с магнитными полюсами в состоянии покоя.

Современная физика

Основная статья: Современная физика
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, атомный и ядерная физика изучает значение в наименьшем масштабе, в котором химические элементы можно идентифицировать. В физика элементарных частиц имеет еще меньший масштаб, поскольку касается самых основных единиц материи; эта область физики также известна как физика высоких энергий из-за чрезвычайно высоких энергий, необходимых для образования многих типов частиц в ускорители 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. В теория относительности занимается описанием явлений, происходящих в точка зрения что находится в движении относительно наблюдателя; то специальная теория относительности касается движения в отсутствие гравитационных полей и общая теория относительности с движением и его связь с гравитация. 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.

Сольвей Конференция 1927 года с участием выдающихся физиков, таких как Альберт Эйнштейн, Вернер Гейзенберг, Макс Планк, Хендрик Лоренц, Нильс Бор, Мари Кюри, Эрвин Шредингер и Поль Дирак

Грубо говоря, законы классическая физика точно описывают системы, чьи важные масштабы длин больше, чем атомные масштабы, и чьи движения намного медленнее скорости света. Вне этой области наблюдения не соответствуют предсказаниям классической механики. Альберт Эйнштейн внесла вклад в рамки специальная теория относительности, который заменил понятия абсолютное время и пространство с пространство-время и позволил точно описать системы, компоненты которых имеют скорость, приближающуюся к скорости света. Макс Планк, Эрвин Шредингер, и другие представили квантовая механика, вероятностное понятие частиц и взаимодействий, которое позволило точно описать атомные и субатомные масштабы. Потом, квантовая теория поля единый квантовая механика и специальная теория относительности. Общая теория относительности допускается динамичный, изогнутый пространство-время, с помощью которых можно хорошо описать очень массивные системы и крупномасштабную структуру Вселенной. Общая теория относительности еще не была объединена с другими фундаментальными описаниями; несколько кандидатских теорий квантовая гравитация разрабатываются.

Отношение к другим полям

Этот парабола -образный поток лавы иллюстрирует применение математики в физике - в данном случае Галилео закон падающих тел.
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 поддержано Пифагор,[49] Платон,[50] Галилео,[51] и Ньютон.

Физика использует математику[52] систематизировать и сформулировать экспериментальные результаты. По этим результатам точный или же по оценкам получены решения, количественные результаты, на основании которых могут быть сделаны новые прогнозы и экспериментально подтверждены или опровергнуты. Результаты физических экспериментов представляют собой числовые данные, с их единицы измерения и оценки погрешностей измерений. Технологии, основанные на математике, например вычисление сделал вычислительная физика активная область исследований.

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

Онтология это 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 выходящими за рамки 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 символа "математическая модель физической ситуации "(система) и" математическое описание физического закона ", который будет применен к этой системе. Каждое математическое утверждение, используемое для решения, имеет труднодостижимый физический смысл. Окончательное математическое решение имеет более простой для поиска смысл , потому что это именно то, что ищет решатель.[требуется разъяснение ]

Чистая физика - это раздел фундаментальная наука (также называемый базовый наука) . Физику также называют «фундаментальной наукой», потому что все отрасли естественные науки как химия, астрономия, геология и биология ограничены законами физики.[54] Точно так же химию часто называют центральная наука из-за своей роли в соединении физических наук. Например, химия изучает свойства, структуры и реакции материи (акцент химии на молекулярном и атомном масштабе отличает это от физики ). Структуры образуются, потому что частицы оказывают друг на друга электрические силы, свойства включают физические характеристики данных веществ, а реакции связаны законами физики, например сохранение энергии, масса и заряд. Физика применяется в таких отраслях, как машиностроение и медицина.

Применение и влияние

Основная статья: Прикладная физика
Классическая физика реализована в акустическая инженерия модель отражения звука от акустического диффузора
Винт архимеда, а 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 отличается от инженерное дело в том, 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 Прикладная математика. Прикладные физики используют физику в научных исследованиях. Например, люди, работающие над физика ускорителя может стремиться построить лучше детекторы частиц для исследований в области теоретической физики.

Физика широко используется в инженерное дело. Например, статика, подполе механика, используется в строительстве мосты и другие статические конструкции. Понимание и использование акустика приводит к звуковому контролю и лучшим концертным залам; аналогично, использование оптика создает лучшие оптические устройства. Понимание физики делает более реалистичным авиасимуляторы, видеоигры, и фильмы, и часто имеет решающее значение в судебно-медицинский расследования.

С стандартный консенсус что законы физики универсальны и не меняются со временем, физику можно использовать для изучения вещей, которые обычно погрязли бы в неуверенность. Например, в изучение происхождения земли можно разумно моделировать 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 есть также немало междисциплинарность, поэтому многие другие важные области находятся под влиянием физики (например, области эконофизика и социофизика ).

Исследование

Научный метод

Физики используют научный метод проверить действительность физическая теория. Используя методический подход, чтобы сравнить последствия теории с выводами, сделанными на основе связанных с ней эксперименты и наблюдения, 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]

А научный закон представляет собой краткое словесное или математическое изложение отношения, которое выражает фундаментальный принцип некоторой теории, такой как закон всемирного тяготения Ньютона.[56]

Теория и эксперимент

Основные статьи: Теоретическая физика и Экспериментальная физика
В космонавт и земной шар оба в свободное падение.
Молния является электрический ток.

Теоретики стремятся развить математические модели которые оба согласны с существующими экспериментами и успешно предсказывают будущие экспериментальные результаты, в то время как экспериментаторы разрабатывать и проводить эксперименты для проверки теоретических предсказаний и изучения новых явлений. Несмотря на то что теория и эксперимент разрабатываются отдельно, они сильно влияют и зависят друг от друга. Прогресс в физике часто достигается тогда, когда экспериментальные результаты не поддаются объяснению существующими теориями, что побуждает уделять больше внимания применимому моделированию, и когда новые теории создают экспериментально проверяемые предсказания, которые вдохновляют на разработку новых экспериментов (и часто сопутствующего оборудования).[57]

Физики тех, кто работает над взаимодействием теории и эксперимента, называют феноменологи, которые изучают сложные явления, наблюдаемые в эксперименте, и работают над тем, чтобы связать их с фундаментальная теория.[58]

Теоретическая физика исторически черпала вдохновение из философии; электромагнетизм была объединена таким образом.[f] Помимо известной вселенной, теоретическая физика занимается также гипотетическими проблемами,[грамм] Такие как параллельные вселенные, а мультивселенная, и высшие 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 и расширяется на: инженерное дело и технологии. Физики-экспериментаторы, занимающиеся фундаментальные исследования, проектировать и проводить эксперименты с таким оборудованием, как ускорители частиц и лазеры, тогда как участники прикладное исследование 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 математики исчисление для объяснения его поведения: предмет раздела физики, известного как механика.

Физика охватывает широкий спектр явления, из элементарные частицы (например, кварки, нейтрино и электроны) до самых больших сверхскопления галактик. В эти явления входят самые основные объекты, составляющие все остальное. Поэтому физику иногда называют "фундаментальная наука ".[54] Физика стремится описывать различные явления, происходящие в природе, в терминах более простых явлений. Таким образом, физика стремится связать то, что наблюдаем люди, с Коренные причины, а затем соедините эти причины вместе.

Например, древний китайский заметил, что некоторые породы (магнит и магнетит ) были привлечены друг к другу невидимой силой. Этот эффект позже был назван магнетизм, который впервые был тщательно изучен в 17 веке. Но еще до того, как китайцы открыли магнетизм, древние греки знал 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 стало называться электричество. Таким образом, физика пришла к пониманию двух наблюдений за природой с точки зрения некоей первопричины (электричество и магнетизм). Однако дальнейшие исследования в 19 веке показали, что эти две силы были всего лишь двумя разными аспектами одной силы -электромагнетизм. Этот процесс «объединения» сил продолжается и сегодня, и электромагнетизм и слабая ядерная сила теперь рассматриваются как два аспекта электрослабое взаимодействие. Физика надеется найти высшую причину (теория всего ), почему природа такая, какая она есть (см. раздел Текущее исследование ниже для получения дополнительной информации).[61]

Области исследований

Современные исследования в области физики в общих чертах можно разделить на ядерный и физика 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 пропаганда физики.[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 Альберт Эйнштейн (1879–1955) и Лев Ландау (1908–1968), которые работали в нескольких 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 и физика элементарных частицЯдерная физика, Ядерная астрофизика, Физика элементарных частиц, Физика астрономических частиц, Феноменология физики элементарных частицСтандартная модель, Квантовая теория поля, Квантовая электродинамика, Квантовая хромодинамика, Электрослабая теория, Эффективная теория поля, Теория поля решетки, Решеточная калибровочная теория, Калибровочная теория, Суперсимметрия, Теория Великого Объединения, Теория суперструн, М-теорияФундаментальная сила (гравитационный, электромагнитный, слабый, сильный ), Элементарная частица, Вращение, Антивещество, Спонтанное нарушение симметрии, Колебания нейтрино, Механизм качели, Brane, Нить, 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 тела, Физика высокого давления, Физика низких температур, Физика поверхности, Наноразмерная и мезоскопическая физика, Полимерная физикаТеория BCS, Теорема Блоха, Функциональная теория плотности, Ферми газ, Теория ферми-жидкости, Теория многих тел, Статистическая механикаФазы (газ, жидкость, твердый ), Конденсат Бозе – Эйнштейна, Электрическая проводимость, Фонон, Магнетизм, Самоорганизация, Полупроводник, сверхпроводник, сверхтекучесть, Вращение,
АстрофизикаАстрономия, Астрометрия, Космология, Физика гравитации, Астрофизика высоких энергий, Планетная астрофизика, Физика плазмы, Солнечная физика, Космическая физика, Звездная астрофизикаБольшой взрыв, Космическая инфляция, Общая теория относительности, Закон всемирного тяготения Ньютона, Лямбда-CDM модель, МагнитогидродинамикаЧерная дыра, Космический фон, Космическая струна, Космос, Темная энергия, Темная материя, Галактика, Сила тяжести, Гравитационное излучение, Гравитационная сингулярность, Планета, Солнечная система, Звезда, Сверхновая звезда, Вселенная
Прикладная физикаФизика ускорителя, Акустика, Агрофизика, Физика атмосферы, Биофизика, Химическая физика, Физика коммуникации, Эконофизика, Инженерная физика, Динамика жидкостей, Геофизика, Лазерная физика, Физика материалов, Медицинская физика, Нанотехнологии, Оптика, Оптоэлектроника, Фотоника, Фотогальваника, Физическая химия, Физическая океанография, Физика вычислений, Физика плазмы, Твердотельные устройства, Квантовая химия, Квантовая электроника, Квантовая информатика, Динамика автомобиля

Ядерная физика и физика элементарных частиц

Основные статьи: Физика элементарных частиц и Ядерная физика
Смоделированное событие в детекторе CMS Большой адронный коллайдер, показывающий возможное появление бозон Хиггса.

Физика элементарных частиц это исследование элементарный составляющие иметь значение и энергия и взаимодействия между ними.[63] Кроме того, физики элементарных частиц проектируют и разрабатывают высокоэнергетические ускорители,[64] детекторы,[65] и компьютерные программы[66] необходимо для этого исследования. Это поле также называют «физикой высоких энергий», потому что многие элементарные частицы не возникают естественным образом, а создаются только при высоких энергиях. столкновения других частиц.[67]

В настоящее время взаимодействие элементарных частиц и поля описываются Стандартная модель.[68] Модель учитывает 12 известных частиц материи (кварки и лептоны ), которые взаимодействуют через сильный, слабый, и электромагнитный фундаментальные силы.[68] Динамика описывается в терминах обмена частицами материи калибровочные бозоны (глюоны, W- и Z-бозоны, и фотоны, соответственно).[69] Стандартная модель также предсказывает частицу, известную как бозон Хиггса.[68] В июле 2012 г. ЦЕРН Европейская лаборатория физики элементарных частиц объявила об обнаружении частицы, соответствующей бозону Хиггса,[70] неотъемлемая часть Механизм Хиггса.

Ядерная физика это область физики, которая изучает составные части и взаимодействия атомные ядра. Наиболее известные приложения ядерной физики: атомная энергия поколение и ядерное оружие технологии, но исследования нашли применение во многих областях, в том числе в ядерная медицина и магнитно-резонансная томография, ионная имплантация в материаловедение, и радиоуглеродное датирование в геология и археология.

Атомная, молекулярная и оптическая физика

Основная статья: Атомная, молекулярная и оптическая физика

Атомный, молекулярный, и оптический физика (AMO) - это изучение иметь значение –Материю и свет –Взаимодействия материи в масштабе одиночных атомы и молекулы. Эти три области сгруппированы вместе из-за их взаимосвязи, схожести используемых методов и общности их соответствующих энергия напольные весы. Все три области включают обе классический, полуклассические и квант лечение; они могут рассматривать свой объект с микроскопической точки зрения (в отличие от макроскопической точки зрения).

Атомная физика изучает электронные оболочки из атомы. Текущие исследования сосредоточены на квантовом контроле, охлаждении и захвате атомов и ионов,[71][72][73] динамика низкотемпературных столкновений и влияние электронной корреляции на структуру и динамику. Атомная физика находится под влиянием ядро (видеть сверхтонкое расщепление ), но внутриядерные явления, такие как деление и слияние считаются частью ядерная физика.

Молекулярная физика фокусируется на многоатомных структурах и их внутреннем и внешнем взаимодействии с материей и светом. Оптическая физика отличается от оптика в том, что он стремится сосредоточиться не на контроле классических световых полей макроскопическими объектами, а на фундаментальных свойствах оптические поля и их взаимодействие с материей в микроскопической сфере.

Физика конденсированного состояния

Основная статья: Физика конденсированного состояния
Данные по скоростному распределению газа рубидий атомов, подтверждая открытие новой фазы материи, Конденсат Бозе – Эйнштейна

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

Наиболее известные примеры конденсированных фаз: твердые вещества и жидкости, которые возникают в результате соединения посредством электромагнитная сила между атомы.[77] Более экзотические конденсированные фазы включают сверхтекучий[78] и Конденсат Бозе – Эйнштейна[79] обнаруженный в некоторых атомных системах при очень низкой температуре, сверхпроводящий фаза выставлена электроны проводимости в определенных материалах,[80] и ферромагнитный и антиферромагнитный фазы спины на атомные решетки.[81]

Физика конденсированного состояния - крупнейшая область современной физики. Исторически физика конденсированного состояния выросла из физика твердого тела, которое теперь считается одним из его основных подполей.[82] Период, термин физика конденсированного состояния был явно придуман Филип Андерсон когда он переименовал свою исследовательскую группу - ранее теория твердого тела—В 1967 г.[83] В 1978 г. отдел физики твердого тела Американское физическое общество был переименован в Отделение физики конденсированного состояния.[82] Физика конденсированного состояния во многом пересекается с химия, материаловедение, нанотехнологии и инженерное дело.[76]

Астрофизика

Основные статьи: Астрофизика и Физическая космология
Самое глубокое изображение в видимом свете вселенная, то Сверхглубокое поле Хаббла

Астрофизика и астрономия применение теорий и методов физики к изучению звездная структура, звездная эволюция, происхождение Солнечной системы и связанные с этим проблемы космология. 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 Карл Янский в 1931 году радиосигналы, излучаемые небесными телами, положили начало науке о радиоастрономия. Совсем недавно границы астрономии были расширены за счет освоения космоса. Возмущения и помехи от земной атмосферы делают космические наблюдения необходимыми для инфракрасный, ультрафиолетовый, гамма-луч, и Рентгеновская астрономия.

Физическая космология - это исследование формирования и эволюции Вселенной в ее самых больших масштабах. Теория относительности Альберта Эйнштейна играет центральную роль во всех современных космологических теориях. В начале 20 века Хаббл открытие того, что Вселенная расширяется, как показано Диаграмма Хаббла, вызвало конкурирующие объяснения, известные как устойчивое состояние Вселенная и Большой взрыв.

Большой взрыв был подтвержден успехом Нуклеосинтез Большого взрыва и открытие космический микроволновый фон 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, включая космическая инфляция, темная энергия, и темная материя.

Ожидается, что появятся многочисленные возможности и открытия из новых данных Космический гамма-телескоп Ферми в ближайшее десятилетие и значительно пересмотреть или прояснить существующие модели Вселенной.[85][86] В частности, в ближайшие несколько лет возможны грандиозные открытия, связанные с темной материей.[87] Ферми будет искать доказательства того, что темная материя состоит из слабовзаимодействующие массивные частицы, дополняя аналогичные эксперименты Большой адронный коллайдер и другие подземные детекторы.

IBEX уже дает новые астрофизический открытия: "Никто не знает, что создает ЭНА (энергичные нейтральные атомы) лента "вдоль завершающий шок из Солнечный ветер, "но все согласны с тем, что это хрестоматийный рисунок гелиосфера - в котором обволакивающий карман Солнечной системы, заполненный заряженными частицами солнечного ветра, борется с набегающим «галактическим ветром» межзвездной среды в форме кометы, - это неправильно ».[88]

Текущее исследование

Дальнейшая информация: Список нерешенных проблем физики
Диаграмма Фейнмана подписано Р. П. Фейнман.
Типичное явление, описываемое физикой: магнит парящий над сверхпроводник демонстрирует Эффект Мейснера.

Исследования в области физики постоянно развиваются по большому числу направлений.

В физике конденсированного состояния важной нерешенной теоретической проблемой является проблема высокотемпературная сверхпроводимость.[89] Многие эксперименты с конденсированным веществом направлены на создание работоспособных спинтроника и квантовые компьютеры.[76][90]

В физике элементарных частиц первые экспериментальные доказательства физики за пределами Стандартная модель начали появляться. Прежде всего, это признаки того, что нейтрино иметь ненулевой масса. Эти экспериментальные результаты, по-видимому, разрешили давнюю проблема солнечных нейтрино, а физика массивных нейтрино остается областью активных теоретических и экспериментальных исследований. В Большой адронный коллайдер уже нашел бозон Хиггса, но дальнейшие исследования направлены на то, чтобы доказать или опровергнуть суперсимметрия, который расширяет Стандартную модель физики элементарных частиц. Исследование природы главных загадок темная материя и темная энергия также в настоящее время продолжается.[91]

Теоретические попытки унификации квантовая механика и общая теория относительности в единую теорию квантовая гравитация, программа, действующая уже более полувека, до сих пор не решена окончательно. Текущие ведущие кандидаты: М-теория, теория суперструн и петля квантовой гравитации.

Много астрономический и космологический явления еще не получили удовлетворительного объяснения, включая происхождение космические лучи сверхвысокой энергии, то барионная асимметрия, то ускоряющееся расширение Вселенной и аномальные скорости вращения галактик.

Хотя большой прогресс был достигнут в области высоких энергий, квант и астрономическая физика, многие повседневные явления, связанные с сложность,[92] хаос,[93] или же турбулентность[94] все еще плохо изучены. Сложные проблемы, которые кажутся решаемыми с помощью умного применения динамики и механики, остаются нерешенными; Примеры включают образование песчаных куч, узлов в капельной воде, форму капель воды, механизмы поверхностное натяжение катастрофы, и самосортировка в нестабильных гетерогенных коллекциях.[я][95]

Эти сложные явления привлекают все большее внимание с 1970-х годов по нескольким причинам, включая доступность современных математических методов и компьютеров, которые позволили сложные системы моделироваться по-новому. Сложная физика становится частью все более междисциплинарный исследования, как показано на примере изучения турбулентность в аэродинамика и наблюдение формирование рисунка в биологических системах. В 1932 г. Ежегодный обзор гидромеханики, Гораций Лэмб 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

Примечания

  1. ^ В начале Лекции Фейнмана по физике, Ричард Фейнман предлагает атомная гипотеза как единственная наиболее плодовитая научная концепция.[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 несколько иных контекстных смыслах, обозначая такие концепции, как космос или философский мир.
  3. ^ Френсис Бэкон 1620 год Novum Organum имел решающее значение в разработка научного метода.[10]
  4. ^ Исчисление было независимо разработано примерно в то же время Готфрид Вильгельм Лейбниц; 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. Смотрите также Споры об исчислении Лейбница – Ньютона
  5. ^ Нолл отмечает, что некоторые университеты до сих пор используют это название.[34]
  6. ^ См., Например, влияние Кант и Риттер на Ørsted.
  7. ^ Обозначаемые понятия гипотетический может измениться со временем. Например, атом физики девятнадцатого века были порочены некоторыми, в том числе Эрнст Мах критика Людвиг Больцманн формулировка статистическая механика. К концу Второй мировой войны атом больше не считался гипотетическим.
  8. ^ Тем не менее универсализм поощряется в физической культуре. Например, Всемирная паутина, который был обновлен на ЦЕРН к Тим Бернерс-Ли, был создан для обслуживания компьютерной инфраструктуры ЦЕРН и предназначен / предназначен для использования физиками во всем мире. То же самое можно сказать и о arXiv.org
  9. ^ Посмотреть работу Илья Пригожин, о «системах, далеких от равновесия» и др.

Рекомендации

  1. ^ "физика". Интернет-словарь этимологии. В архиве из оригинала 24 декабря 2016 г.. Получено 1 ноября 2016.
  2. ^ "физика". Интернет-словарь этимологии. В архиве из оригинала 24 декабря 2016 г.. Получено 1 ноября 2016.
  3. ^ φύσις, φυσική, ἐπιστήμη. Лидделл, Генри Джордж; Скотт, Роберт; Греко-английский лексикон на Проект Персей
  4. ^ Фейнман, Лейтон и Сэндс, 1963 г., п. 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 [...] который все вещи состоят из атомов - маленьких частиц, которые вращаются в непрерывном движении, притягивая друг друга, когда они находятся на небольшом расстоянии друг от друга, но отталкиваются, когда их вжимают друг в друга ..."
  5. ^ Максвелл 1878, п. 9 «Физическая наука - это та область знания, которая относится к порядку природы или, другими словами, к регулярной последовательности событий».
  6. ^ а б c Янг и Фридман 2014, п. 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. ^ Янг и Фридман 2014, п. 2 «Физика - экспериментальная наука. Физики наблюдают за явлениями природы и пытаются найти закономерности, связывающие эти явления».
  8. ^ Хольцнер 2006, п. 7 «Физика - это исследование вашего мира, мира и вселенной вокруг вас».
  9. ^ а б Крупп 2003
  10. ^ Каджори 1917, стр. 48–49
  11. ^ Aaboe 1991
  12. ^ Clagett 1995
  13. ^ Терстон 1994
  14. ^ Певица 2008, п. 35 год
  15. ^ Ллойд 1970, стр. 108–109
  16. ^ Гилл, Н. «Атомизм - досократическая философия атомизма». Об образовании. В архиве из оригинала 10 июля 2014 г.. Получено 1 апреля 2014.
  17. ^ Линдберг 1992, п. 363.
  18. ^ "Иоанн Филопон, комментарий к физике Аристотеля". Архивировано из оригинал 11 января 2016 г.. Получено 15 апреля 2018.
  19. ^ Галилей (1638 г.). 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. ^ Линдберг 1992, п. 162.
  21. ^ "Иоанн Филопон". Стэнфордская энциклопедия философии. Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета. 2018.
  22. ^ "Джон Буридан". Стэнфордская энциклопедия философии. Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета. 2018.
  23. ^ Ховард и Роджерс 1995, стр. 6–7
  24. ^ Смит 2001, Книга I [6.85], [6.86], с. 379; Книга II, [3.80], с. 453.
  25. ^ Бен-Хаим 2004
  26. ^ Гвиччардини 1999
  27. ^ Аллен 1997
  28. ^ "Индустриальная революция". Schoolscience.org, Институт Физики. В архиве из оригинала 7 апреля 2014 г.. Получено 1 апреля 2014.
  29. ^ О'Коннор и Робертсон 1996a
  30. ^ а б О'Коннор и Робертсон, 1996b
  31. ^ «Стандартная модель». ПОНЧИК. Фермилаб. 29 июня 2001 г.. Получено 1 апреля 2014.
  32. ^ Чо 2012
  33. ^ Уомерсли, Дж. (Февраль 2005 г.). «За пределами стандартной модели» (PDF). Симметрия. Vol. 2 шт. 1. С. 22–25. В архиве (PDF) из оригинала от 24 сентября 2015 г.
  34. ^ Нолл, Уолтер (23 июня 2006 г.). «О прошлом и будущем натурфилософии» (PDF). Журнал эластичности. 84 (1): 1–11. Дои:10.1007 / s10659-006-9068-y. S2CID  121957320. В архиве (PDF) из оригинала 18 апреля 2016 г.
  35. ^ Розенберг 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, п. 4 «Я думаю, что Роджер в душе платоник, но он должен ответить за себя».
  42. ^ Пенроуз 2004
  43. ^ Penrose et al. 1997 г.
  44. ^ "акустика". Британская энциклопедия. В архиве из оригинала 18 июня 2013 г.. Получено 14 июн 2013.
  45. ^ «Биоакустика - Международный журнал звуков животных и их записи». Тейлор и Фрэнсис. В архиве из оригинала 5 сентября 2012 г.. Получено 31 июля 2012.
  46. ^ "Акустика и вы (карьера в акустике?)". Акустическое общество Америки. Архивировано из оригинал 4 сентября 2015 г.. Получено 21 мая 2013.
  47. ^ Типлер и Ллевеллин, 2003 г., стр. 269, 477, 561
  48. ^ Типлер и Ллевеллин, 2003 г., стр. 1–4, 115, 185–187
  49. ^ Dijksterhuis 1986
  50. ^ Мастин 2010 «Хотя Платона сегодня обычно помнят как философа, он также был одним из самых важных покровителей математики в Древней Греции. Вдохновленный Пифагором, он основал свою Академию в Афинах в 387 г. до н. 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. ^ Торальдо Ди Франсия 1976, п. 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 г. Архивировано с оригинал 10 мая 2015 г.. Получено 30 января 2012.
  53. ^ «Журнал математической физики». В архиве из оригинала 18 августа 2014 г.. Получено 31 марта 2014. [Журнал математической физики] предназначен для публикации 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. ^ а б Фейнман, Лейтон и Сэндс, 1963 г., Глава 3: «Связь физики с другими науками»; смотрите также редукционизм и специальные науки
  55. ^ Ellis, G .; Силк, Дж. (16 декабря 2014 г.). «Научный метод: защищать целостность физики». Природа. 516 (7531): 321–323. Bibcode:2014Натура.516..321E. Дои:10.1038 / 516321a. PMID  25519115.
  56. ^ Хондерих 1995, стр. 474–476
  57. ^ «Неужели теоретическая физика слишком далеко отошла от экспериментов? Вступает ли отрасль в кризис, и если да, что нам с этим делать?». Институт теоретической физики Периметр. Июнь 2015 г. Архивировано с оригинал 21 апреля 2016 г.
  58. ^ "Феноменология". Институт физики Макса Планка. Архивировано из оригинал 7 марта 2016 г.. Получено 22 октября 2016.
  59. ^ Фейнман 1965, п. 157 «На самом деле 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. ^ Красноватый, Э. "Домашние страницы естественно-научного и физического образования". Исследовательская группа по физическому образованию Университета Мэриленда. В архиве из оригинала от 28 июля 2016 г.
  63. ^ «Разделение частиц и полей». Американское физическое общество. Архивировано из оригинал 29 августа 2016 г.. Получено 18 октября 2012.
  64. ^ Халперн 2010
  65. ^ Grupen 1999
  66. ^ Уолш 2012
  67. ^ "Группа физики элементарных частиц высоких энергий". Институт Физики. Получено 18 октября 2012.
  68. ^ а б c Oerter 2006
  69. ^ Гриббин, Гриббин и Гриббин 1998
  70. ^ «Эксперименты в ЦЕРНе наблюдают частицу, соответствующую долгожданному бозону Хиггса». ЦЕРН. 4 июля 2012 г. Архивировано с оригинал 14 ноября 2012 г.. Получено 18 октября 2012.
  71. ^ «Атомная, молекулярная и оптическая физика». MIT Департамент физики. В архиве из оригинала 27 февраля 2014 г.. Получено 21 февраля 2014.
  72. ^ «Корейский университет, группа AMO Physics». Архивировано из оригинал 1 марта 2014 г.. Получено 21 февраля 2014.
  73. ^ «Орхусский университет, AMO Group». В архиве из оригинала 7 марта 2014 г.. Получено 21 февраля 2014.
  74. ^ Тейлор и Хейнонен, 2002 г.
  75. ^ Гирвин, Стивен М .; Ян, Кун (28 февраля 2019). Современная физика конденсированного состояния. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-108-57347-4.
  76. ^ а б c Коэн 2008
  77. ^ Мур 2011, стр. 255–258
  78. ^ Леггетт 1999
  79. ^ Леви 2001
  80. ^ Стаджич, Кунц и Осборн, 2011 г.
  81. ^ Мэттис 2006
  82. ^ а б «История физики конденсированного состояния». Американское физическое общество. В архиве из оригинала 12 сентября 2011 г.. Получено 31 марта 2014.
  83. ^ "Филип Андерсон". Принстонский университет, факультет физики. В архиве из оригинала от 8 октября 2011 г.. Получено 15 октября 2012.
  84. ^ «Бакалавр астрофизики». Гавайский университет в Маноа. Архивировано из оригинал 4 апреля 2016 г.. Получено 14 октября 2016.
  85. ^ «НАСА - Вопросы и ответы по миссии GLAST». НАСА: космический гамма-телескоп Ферми. НАСА. 28 августа 2008 г. В архиве из оригинала 25 апреля 2009 г.. Получено 29 апреля 2009.
  86. ^ Смотрите также НАСА - Fermi Science В архиве 3 апреля 2010 г. Wayback Machine и НАСА - ученые предсказывают важные открытия для GLAST В архиве 2 марта 2009 г. Wayback Machine.
  87. ^ "Темная материя". НАСА. 28 августа 2008 г. В архиве из оригинала 13 января 2012 г.. Получено 30 января 2012.
  88. ^ Керр 2009
  89. ^ Леггетт, А.Дж. (2006). "Что мы знаем о высоких Тc?" (PDF). Природа Физика. 2 (3): 134–136. Bibcode:2006НатФ ... 2..134л. Дои:10.1038 / nphys254. S2CID  122055331. Архивировано из оригинал (PDF) 10 июня 2010 г.
  90. ^ Wolf, S.A .; Ччелканова, А.Ю .; Трегер, Д. (2006). «Спинтроника - ретроспектива и перспектива» (PDF). Журнал исследований и разработок IBM. 50: 101–110. Дои:10.1147 / rd.501.0101. S2CID  41178069.
  91. ^ Гибни, Э. (2015). «LHC 2.0: новый взгляд на Вселенную». Природа. 519 (7542): 142–143. Bibcode:2015Натура.519..142G. Дои:10.1038 / 519142a. PMID  25762263.
  92. ^ Национальный исследовательский совет и комитет по технологиям для будущих военно-морских сил 1997 г., п. 161
  93. ^ Келлерт 1993, п. 32
  94. ^ Eames, I .; Флор, Дж. Б. (2011). «Новые разработки в понимании межфазных процессов в турбулентных потоках». Философские труды Королевского общества A. 369 (1937): 702–705. Bibcode:2011RSPTA.369..702E. Дои: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. Дои:10.17226/11967. ISBN  978-0-309-10969-7. В архиве из оригинала от 4 ноября 2016 г.
    – Jaeger, Heinrich M .; Лю, Андреа Дж. (2010). «Физика далеких от равновесия: обзор». arXiv:1009.4874 [cond-mat.soft ].
  96. ^ Гольдштейн 1969

Источники

внешняя ссылка