Physica

Le physica^[1] (ab greco physis, le natura) es le scientia que studia le proprietates del materia, del energia, del tempore, del spatio, e del interactiones inter illos, considerate unicamente le attributos mesurabile (subjecto a mesura).

Physica
instantia de: branca del scientia[*], disciplina academic[*], exact science[*]
subclasse de: scientia natural, scientias physic[*]
Commons: Physics

Historia

Astronomia antique

Le astronomia es un del plures scientias natural plus vetule. Civilisationes prime ante 3000 a.C. — como le Sumerianos, le Egyptianos antique e le civilisation del Valle del Indo — habeva un cognoscentia predictive e un senso basic del motiones del Sol, Luna e stellas. Le stellas e planetas, credite representar deos, sovente esserea adorate. Le explanationes pro le positiones observate del stellas esseva sovente non scientific e sin evidentia, sed iste observationes prime poneva le fundamento pro le astronomia posterior, post que on trovara que le stellas traversa grande circulos trans le celo,[5] sin poter explicar le positiones del planetas.

Secundo Asger Aaboe, le origine del astronomia occidental se trova in Mesopotamia, e tote le effortios occidental in le scientias exact se descende del astronomia tardive babylonese.[9] Astronomos egyptian lasciava monumentos que monstra cognoscentia del constellationes e del motiones del corpora celest.[10] Le poeta greco Homero scribeva del diverse objectos celeste in su Iliade e Odyssea; astronomos grec posterior assignava nomines — usate hodie — a majoritate del constellationes visibile ab le Hemispherio Nord.[11]

Philosophia natural

Le philosophia natural originava in Grecia durante le periodo archaic (650–480 a.C.), quando philosophos pre‑Socratic, como Thales, rejetava explanationes non-natural pro le phenomenos natural e proclamava que omne evento habeva un causa natural.[12] Illes proponeva ideas verificate per ration e observation, e multe del lor hypotheses se demonstrava successose experimentalmente;[13] per exemplo, le atomismo se trovava correct circa 2000 annos post su proposition per Leucipo e Democrito.[14]

Aristotele e le physica hellenistic

Durante le periodo classic grec (seculos 6, 5 e 4 a.C.) e in le epoca hellenistic, le philosophia natural se disveloppava in multe lineas de investigation. Aristotele (384–322 a.C.), discipulo de Platon, scribeva multo, includente un ample tractato Physica – in le seculo 4 a.C. Le physica aristotelian regeleva circa duo millennios. Su approccio misceva observationes limitate con argumentationes logico-deductive, ma non se basava in verification experimental. Su obra fundamental in Physica — benché imperfecte — formava un marco contra que pensatores posterior meliorava le disciplina. Su approccio es hodie completamente supersedite.

Ille explicava conceptos como motion e gravitate con le theoria del quatro elementos: aer, foco, aqua e terra, cata un con su loco natural per densitate relativa.[15][16] Su leges del motion includeva: objectos plus pesante cade plus rapide (velocitate proportional al peso e inversamente proportional al densitate del medio), e in motion violente, le velocitate depende del fortia applicate.[17] Le problema del motion e su causas portava al notion philosophic del primo motor immobile como fonte ultimate de tote le motion (libro 8 de Physica).

Medievo europee e islamic

Le Imperio Roman de Occidente cadeva in le seculo 5 per invasiones e degradamento interne, resultante in declino del activitates intellectual in Europa occidental. In contrasto, le Imperio roman de oriente (Constantinopole) resisteva le invasion e continuava su progresso in varias disciplinas, includente le physica.[19] In le seculo 6, Ioannes Philoponus challengeava le dominante approccio aristotelian, mesmo si multe de su labor era focalisate sur theologia christian.[20]

In le seculo 6, Isidoro de Mileto compilava importante obras de Archimedes in le Archimedes Palimpsest. Le scolastica islamic heredava le physica aristotelian del grec e la disveloppava durante le Etate de Oro islamic, dando emphasis a observation e ration a priori, disveloppante formas initio del methodo scientific.

Le innovationes plus notabile includeva le campo del optica e vision, con contributiones de Ibn Sahl, Al-Kindi, Ibn al-Haytham, Al-Farisi e Avicenna. Le obra plus notabile es Kitāb al-Manāẓir (Le Libro del Optica) de Ibn al‑Haytham, ubi ille presentava un alternative al idea de vision del grec antique.[22] Iste discussiones experimental, camera obscura, monstrava que le lumine se propaga in linea recta; ille encourageva le replication de su experimentos, faciente lo un del originatores del methodo scientific.[23][24]

Revolution scientific

Le physica deveniva un sciencia separate quando Europeos del periodo moderne uso methodos experimental e quantitative pro discoperir le leges del physica.[25]

Le developpamentos major in iste periodo includeva: le substitution del modello geocentric del systema solar per le modello heliocentric copernican; le leges del motion planetari (Johannes Kepler, 1609–1619); le labor pioneering de Galileo Galilei in telescopios e astronomia observational; e le disco­verta e unification del leges del motion e gravitation universal per Isaac Newton.[26] Newton e Leibniz disveloppava independentemente le calculo matematic.[27][28]

Seculo 19

Le disco­verta de leges in thermodynamica, chemia e electromagnetismo resultava del rede aumento del besonio de energia durante le Revolution Industrial.[30] A fine del seculo 19, le theorias del thermodynamica, mechanica e electromagnetismo coincideva con multo observationes diverse. Insieme, illas deveniva le fundamento del que hodie appeliamo physica classic.[31]:2

Alcunes resultatos experimental remanea inexplicabile: le electromagnetismo classic presumeva un medio luminifer (ether), ma illo non esserea detectate; le spectro del corpo negro non matchava le predic­tions; le emission electronica differiva del expectation; iste defectos, aunque modesto, precipita le revulta del physica in le prime duo decadas del seculo 20.[31]

Le seculo 20 e physica moderne

Le physica moderne comenciava in le initio del seculo 20 con le labor de Max Planck (theoria quantic) e Albert Einstein (relativitate). Ambes solucionava le inexactitudes del mechanica classic in certe situatciones: le mecanica classic predictava que le velocitate del lumine dependerea del movimento del observator, contradicite per le velocitate constante del lumine in Maxwell. Iste discrepantia esseva corrigite per le relativitate special de Einstein, que replaceva le mechanica classic pro corpora rapide e permitteva un velocitate constante del lumine.[35] Le radiation del corpo negro esseva un alter problema del physica classic, corrigite quando Planck proponeva que le excitation del oscillatores material se face solo in pasos discrete proportional al lor frequentia. Isto, juncite al effecto photoelectronic e un theoria complete predicente nive­lles discrete de energia in orbitas electronica, portava al theoria del mechanica quantic, qui meliora le physica classic a scala atomic e subatomic.[36]

La mechanica quantic esseva fortemente developpate per Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger e Paul Dirac.[36] Ex iste labor initial e labor in campos relatate, emergiva le Modelo Standard del physica del particulas.[37] Post le discoperta in CERN (2012) de un particula congruente con le boson de Higgs,[38] tote le particulae fundamental predicte per le Modelo Standard — e nulla altere — pare existir; tamen physica post-Standard, con theorias como le supersymmetria, es un area active de recerca.[39] Le mathematic, como le studio del probabilitates e groupos, es essential in iste campo.

Theorias basic

Partite ab un physica generic con le fin de resolver situationes quotidian e dar explication al eventos observate in natura,[31] le physica moderne se divide in plure ramos, inter le quales se destaca le physica theoretic, dedicate al progresso, disveloppamento e revision del partes fundamental: su theorias basic. Cata un de iste theorias ha contribuite con approches differente al studio del natura, del cosmos, e del origine e comportamento del universo e de su elementos.

Per exemplo, le theoria del physica classic, basate super le observationes e principios de Newton e Cavendish inter alteres, permitteva describer con alte precision le movimento del objectos, a partir del principios de Newton o mechanica classic. Iste theorias es applicabile con un precision acceptabile quando on studia objectos o phenomenos que se move con velocitates multo minor que celle del lumine. Totevia, illas resta ancora campos de recerca active. Le theoria del chaos, un aspecto notabile del mechanica classic, esseva discoperite solmente in le seculo 20, tres seculos post le formulation original de Newton (1642–1727).

Iste theorias central es instrumentos importante pro le investigation de themas plus specialisate, e es studiate in ingenieria e physica independentemente del specialisation. Illas comprende: le mechanica classic, le mechanica quantic, le thermodynamica e physica statistic, le electromagnetismo e le relativitate special.

In le physica classic

Le physica classic comprende le ramos e questiones traditional recognoscite e ben disveloppate ante le initio del seculo 20: mechanica classic, acustica, optica, thermodynamica e electromagnetismo.

Le mechanica classic tracta del corpos sub le action de fortias e de lor movimento. Illa pote esser dividite in statica (studio del fortias super un corpo sin acceleration), cinematica (studio del movimento sin regardo a su causas), e dynamica (studio del movimento e del fortias que lo causa). On pote ancora divider mechanica in mechanica de solidos e mechanica de fluidos (conoscentemente como mechanica del continuo), le ultime includente ramos como hydrostatica, hydrodynamica, aerodynamica e pneumatica.

Le acoustica es le studio de como le sono es producite, controlate, transmitite e recipite.[56] Ramos moderne de acoustica include: ultrasonica (studios de undas sonore de alte frequentia ultra le audibilitate human), bioacoustica (physica del vocallos e del audito animal),[57] e electroacoustica (manipulation del undas sonore per electronic).[58]

Le optica, studio del lumine, tracta non solmente del lumine visibile, ma anque del radiation infrarubie e ultraviolet, le quales presenta tote le phenomenos del lumine visibile (reflexion, refraction, interference, diffraction, dispersion, polarization), sin esser visibile.

Le calor es un forma de energia: le energia interne del particulas de un substantia. Le thermodynamica tracta del relationes inter calor e altere formas de energia.

Le electricitate e le magnetismo se studia como un sol ramo desde le seculo 19, quando se discoperiva lor connection intime: un currente electric produce un campo magnetic, e un campo magnetic variabile induce un currente electric. Le electrostatica tracta del cargas in reposo, le electrodynamica del cargas in movimento, e le magnetostatica del polos magnetic in reposo.

In le physica moderne

Mentre le physica classic tracta generalmente del materia e energia in scala ordinari, le physica moderne tracta del comportamento del materia e energia in conditiones extreme o in scala extrememente grande o parve.

Le physica atomic e physica nuclear studia le materia in le scala le plus parve in le qual on pote identificar elementos chimic.

Le physica del particulas elemental opera in un scala ancora plus micre, e tracta del unitates plus fundamental del materia. Illa es anque appellate physica de alte energia, proque energias extrememente alte es necessari pro producer multe de iste particulas in acceleratores.

In iste scala, le conceptiones usual de spatio, tempore, materia e energia non es plus valide.[59]

Le duo theorias major del physica moderne presenta un imagine differente del conceptos de spatio, tempore e materia comparate al physica classic:

• Mechanica classic approximava le natura como continua.
• Theoria quantic tracta del natura discrete de multe phenomenos a nivello atomic e subatomic, con aspectos dual de particulas e undas.

Theoria del relativitate tracta del description de phenomenos in quadros de referentia in movimento:

• Le relativitate special se occupa del movimento sin campos gravitational.
• Le relativitate general tracta del movimento in relation al gravitation.

Ambes theorias — quantic e relativitate — trova applicationes in quasi tote le campos del physica moderne.[60]

Differentia inter physica classic e physica moderne

Mesmo si le physica cerca a discoperir legis universal, in absentia de un theoria unificate, su theorias se applica solmente in dominios explicite de applicabilitate.

In terminos general, le legis del physica classic describe con precision systemas ubi le scalas de longitud relevante es major que le scala atomic, e ubi le movimentos es multo plus lente que le velocitate del lumine. Fora de iste dominio, le observationes non concorda con le predictiones del mechanica classic.

Albert Einstein apportava le quadro del relativitate special, que substitueva le conceptiones de tempore e spatio absolute con illos de spatio-tempore, e permitteva un description precise de systemas cuje componentes se move a velocitates proxime a celle del lumine.

Grandes physicos contemporanee de Einstein, como Planck, Schrödinger e alteres, introduceva le mechanica quantic, un vision probabilistic del particulas e del interactiones, lo que permitteva describer con grande precision le scala atomic e subatomic.

Successivemente, le theoria quantic de campos unificava le mechanica quantic e le relativitate special.

Le relativitate general introduceva un spatio-tempore curvate e dynamic, que pote describer ben le systemas con massa extreme e le structura a grande scala del universo.

Totevia, le relativitate general non ha ancora essite unificate con le altere theorias fundamental. Plure theorias candidate de gravitation quantic es actualmente in disveloppamento.

Conceptos physic fundamental

Le conceptos physic fundamental es illos que appare in omne theoria physic del materia, e dunque es conceptos que se trova in theorias physic multo differente, ab le mechanica classic usque al theoria quantic de campos, includente le theoria del relativitate e le mechanica quantic non-relativistic. Le character fundamental de iste conceptos se reflecte exactemente in lor presentia in omne theoria physic que describe le materia de modo rationabile, sin importar le suppositos o simplificationes adoptate.

In general, un concepto physic es interpretabile solmente in le contexto del theoria physic in le qual illo appare. Per exemplo, le description classic de un gas o un fluido usa le concepto de medio continu, mesmo si in realitate le materia es formate per atomos discrete; isto non impede que le concepto de medio continu es utile in le application del mechanica de fluidos o le mechanica de solidos deformabile.

Similemente, in le mechanica newtonian, le campo gravitational es considerate un campo de fortias, ma in le theoria del relativitate general, on considera que non existe ver fortias gravitational, ma que le phenomenos gravitational es un manifestation del curvatura del spatio-tempore.

Si on examina un longa lista de conceptos physic, on observa rapidemente que multe de illos solo ha significato, o es definibile con rigor, in le contexto de un theoria specific — e dunque non es conceptos fundamental que debe apparer in cata description physic del universo.

Totevia, existe un parve insimul de conceptos physic que appare tanto in le description del physica classic, como in le physica relativistic e in le mechanica quantic. Iste conceptos physic, que pare esser necessari in omne theoria physic sufficientemente general, es appellate conceptos physic fundamental. Un lista non exhausitve de illos poterea esser: spatio, tempore, energia, massa, carga electric, etc.

Ramos e campos

Le ramos del physica include: mechanica classic; thermodynamica e mechanica statistical; electromagnetismo e photonica; relativitate; mechanica quantic, physica atomic e physica molecular; optica e acustica; physica del materia condensate; physica del particulas de alte energia e physica nuclear; theoria del chaos e cosmologia; e campos interdisciplinari.

Campos

Le recerca contemporanee in physica pote esser largemente dividite in: physica nuclear e del particulas; physica del materia condensate; physica atomic, molecular e optic; astrophysica; e physica applicate. Alcun departamentos de physica supporta etiam recerca in education physic e actividades de divulgation physic.

Physica nuclear e del particulas

Physica del particulas es le studio del elementos fundamental del materia e del energia, e del interactiones inter illos. In addition, physicos del particulas designa e developpa acceleratores de alte energia, detectores, e programas informatic necessari pro iste recerca. Le campo es etiam appellate “physica de alte energia” proque multe particulas elementari non occurre naturalmente, sed es create solmente durante collisiones de alte energia inter altere particulas.

Actualmente, le interactiones del particulas elementari e campos es describite per le Modelo Standard. Iste modelo explica le 12 particulas de materia cognoscite (quarks e leptones) que interage per le tres fortias fundamental: forte, debile, e electromagnetic. Le dynamica es describite como particulas de materia que cambia bosones de gauge (gluones, bosones W e Z, e photons). Le Modelo Standard etiam predice un particula appellate boson de Higgs. In julio 2012, CERN – le laboratorio europee pro physica del particulas – annunciava le detection de un particula compatibile con le boson de Higgs, un parte integral del mechanismo de Higgs.

Physica nuclear es le campo del physica que studia le componentes e interactiones del nuclei atomic. Le applicationes plus cognoscite es le generation de energia nuclear e le technologia de armas nuclear, ma le recerca ha conducite a applicationes in multe altere campos, como le medicina nuclear, imagines per resonantia magnetic, implantation ionic in le ingenieria del materiales, e datare radiocarbonic in geologia e archeologia.

Physica atomic, molecular e optic (AMO)

Le physica AMO studia le interactiones inter materia e lumine al scala de atomos e moleculas individual. Le tres areas es raggruppate per lor interrelationes, methodos similar, e scalas energetic commun. Omne tres usa approches classic, semi-classic, e quantic, con un perspectiva microscopic (in contrasto al macroscopic).

La physica atomic studia le orbitales electronic del atomos. Recerca actual es focalisate super controlo quantic, refrigeramento e captura de atomos e iones, dynamica de collision a basse temperatura, e le effectos del correlation electronic super structura e dynamica. Le physica atomic es influentiate per le nucleo (ex. in le displaciamento hyperfine), ma le phenomena intra-nuclear como fission e fusion pertine al physica nuclear.

La physica molecular tracta structuras multiatomic e lor interactiones interne e externe con lumine e materia. La physica optic se differe del optica proque illa se concentra super le proprietates fundamental del campos optice e lor interactiones microscopic con materia.

Physica del materia condensate

Le physica del materia condensate tracta le proprietates physic macroscopice del materia. Illa tracta le phasess "condensate" que appare quando le numero de particulas es extrememente grande e lor interactiones forte.

Exemplos familiar es solidos e liquidos, formate per le fortia electromagnetic inter atomos. Phases plus exotic include le superfluido e le condensato de Bose–Einstein, trovate in systemas atomic a temperaturas ultra-basse; le phase superconductive del electrones conductores in certe materiales; e le phases ferromagnetic e antiferromagnetic del spinos in lattices atomic.

Physica del materia condensate es le plus grande campo in physica contemporanee. Illa derivava historicamente del physica del stato solide. Le termino "materia condensate" esseva coinat apparentemente per Philip Anderson in 1967. In 1978, le division de physica del stato solide del American Physical Society esseva renominate como Division de Physica del Materia Condensate. Illa ha grande superposition con chimia, scientia del materiales, nanotechnologia e ingenieria.

Astrophysica

Le astrophysica e le astronomia applica le theorias e methodos del physica al studio del structura stellar, evolution stellar, origine del systema solar, e problemas in cosmologia. Illa implica multe disciplinas physic: mechanica, electromagnetismo, mechanica statistical, thermodynamica, mechanica quantic, relativitate, physica nuclear e del particulas, e physica atomic e molecular.

Le discovery per Karl Jansky in 1931 del emission de radiosignales ab corpora celeste initiava le astronomia radio. Le exploration spatiale recentmente ha expandite le frontieras del astronomia. Pro problemas atmospheric, observationes pro infrarubie, ultraviolette, rayos gamma e rayos X es facite ex spatio.

Cosmologia physic studia le formation e evolution del universo a grande scala. Le relativitate general de Einstein es central in theorias cosmologic moderne. In le seculo 20, le discovery de Hubble del expansion del universo supportava le theoria del Big Bang. Su successo esseva confirmate per le nucleosynthese del Big Bang e le fundo cosmologic de microondas (1964).

Le modelo ΛCDM moderne describe le evolution del universo, includente le inflation cosmic, energia obscur, e materia obscur.

Campos interdisciplinari

Al campos interdisciplinari – que in parte constitui scientias proprie – pertine, pro exemplo, le sequente: agrophysica: un ramo del scientia situate inter le agronomia e le physica

• astrophysica: le physica del universo, includente le proprietates e interactiones del corpos celestial in astronomia
• physica atmospheric: le application del physica al studio del atmosfera
• physica spatial: le studio del plasmas como illos occurre naturalmente in le alte atmosfera del Terra (aeronomia) e in le systema solar
• biophysica: le studio del interactiones physic in le processos biologic
• physica chimic (chimica physica): le scientia del relationes physic in le chimia
• physica computatori: le application del computadores e metodos numeric a systemas physic
• econophysica: le studio del processos physic e lor relationes in le scientia economic
• physica ambiental: le ramo del physica que se occupa del mesura e analyse del interactiones inter organismos e lor ambiente
• physica ingenierial: le disciplina que combina physica e ingenieria
• geophysica: le scientia del relationes physic super nostre planeta
• physica mathematic: le mathematica applicate a problemas physic
• physica medical: le application del physica in medicina pro le prevension, le diagnostico e le tractamento
• chimica physica: le studio del processos physic in le chimia e lor relationes
• instruction physic: le insimulamento del metodos pro docer le physica
• oceanographia physica: le studio del conditiones physic e processos physic in le oceano, specialmente le motiones e proprietates physic del aqua oceanic
• psychophysica: le scientia del relationes physic in le psychologia
• computation quantic: le studio del systemas de computation basate sur le mechanica quantic
• sociophysica (physica social): un campo del scientia que usa instrumentos mathematic inspirate per le physica pro comprender le comportamento de multitudes human

Recerca

Metodo scientific

Le physicos utilisa le methodo scientific pro testar le validitate de un theorie physic. Per un approccio methodic qui compara le implicationes del theorie con le conclusiones del experientias e observationes, illes pote evaluar le valitie del theorie in maniera logice, imparcial e replicabile. Experimentos se executa e observationes se face pro determinar si un theorie es valide o invalide.[46]

Un lege scientific es un statement concise, verbal o mathematical, que exprime un principio fundamental de un theorie, como le lege de gravitation universal de Newton.[47]

Theoria e experimento

Le theoricistas disira disveloppare modelos mathematic que concorda con experientias existente e que evita futuros resultatos experimental, durante que le experimentalistas designa e executa experientias pro testar le predictions theoretic e explorar nove phenomenos. Ben que theorie e experimento es discoperte separatim, illes se afecta recíprocammente. Le progressos in physica occur frequente quando resultatos experimental defia le explanationes del theorie existente, impulsante foco intense in modelation applicabile, e quando nove theorias genera predictions experimentalmente testabile, inspirante nove experientias (e apparellos).[48]

Physicos que opera al puncto inter les theoreticos e les experimentalistas es cognoscite como phenomenologistas, qui studia phenomenos complexe observate in experientia e los relatia a un theorie fundamental.[49]

Le physica theoretic históricamente ha trovate inspiration in philosophia; le unification del electromagnetismo esseva facite in tal maniera. Ultra le universes cognoscite, physica theoretic tracta etiam questionos hypothetical, tal como universos parallel, multiverso e dimensiones superiores. Le theoricistas invoca iste ideas in hopes de solver problemas del theorie existente; illes explora su consequentias e laboria pro generar predictions testabile.

Le physica experimental se amplifica — e es amplificate — per ingegneria e technologia. Le physicos experimental in recerca basic disegna e executa experientias con apparellos como acceleratores de particulas e lasers; illes in recerca applicate sovente laborava in industria, disveloppante technologias como imagines per resonantia magnetic (MRI) e transistores. Feynman remarcava que le experimentalistas pote investir zonas poco explorate per le theoreticos.[50]

Ambito e objectivos

Le physica involve le modelation del mundo natural con theorie, usualmente quantitative. Per exemplo, le trajectoria de un particula es modelate con le mathematic del calculo pro explicar su comportamento: le materia del ramo cognoscite como mechanica.

Le physica coperi un vasta gamma de phenomenos, ab particulas elementary (quarks, neutrinos, electrons) al superclusters del galaxies. Isto include le objectos plus fundamental que compone tote le altere cosas. Ergo, physica es sovente appellate le scientia fundamental.[51] Illa ha como objectivo describer le divers phenomenos natural in terminos de phenomenos plus simple. Le physica cerca relier le coses observabile al radices causales, e postea connecter illas inter se.

Exemplo: le chineses antico observava rocas magnetite que se attrahiva per un forza invisible—isto deveniva le magnetismo, studiate cientificamente only in le 17me seculo. Ancora prime, le grecos cognosceva ambra que, rubite con pel, attrahiva objectos—in isto caso, electricidad. Le physica comprendeva ambes efeitos con le causa commun: electromagnetismo. Le processo de unification de forzas continua hodie; electromagnetismo e le forza nuclear debile es actualmente considerate duo aspectos del interaction electro‑debile. Le physica spera trovar un ration ultimate (theorie del tote).[53]

Recerca actual

Le recerca in physica continua en multes frontes.

In physica de materia condensate, un problema theoretical importante es le supraconductivitate a alte temperatura.[54] Experientias se focalisa al fabricamento de spintronica e computatores quantic.[55][56]

In physica del particulas, le prime indicationes experimental de physica post-Standard comencia appari: principalmente, le massa non-zero del neutrinos—un solution probable al problema de le neutrinos solar. Le physica del neutrinos massive continua esser un campo activ de recerca theoretic e experimental. Le Large Hadron Collider trovava le boson de Higgs; proximo objectivo: provar o refutar le supersymmetria, extension del Modelo Standard. Recerca in le natura del materia obscuro e energia obscuro continua.[57]

Multos phenomenos quotidian – con complexitate, chaose o turbulence – ancora es mal comprensite, como formation de piles de arena, nodos in aqua que cade, forma de gote de aqua, tension superficial, auto‑sorting in mixturas vibrate.[58][59][60][61] Iste phenomenos require modelos nove e interdisciplinaritate, specificamente in aerodynamica e pattern formation in systemas biologic.

Horace Lamb, in su revision de fluid mechanics (1932), diceva:

«Io es un viro vetule ora, e quando io mori e vado al celo, duo cosas io spera de illuminar. Un es le electrodynamica quantic, e le alter es le motion turbulent de fluidos.»[62]

Altere aspectos

Instruction

Le instruction physic refere al methodos de education actualemente usate pro inseniar physica. Le profession se appella educator physic o professor de physica. Le recerca in education physic es un campo de investigation pedagogic que cerca meliorar iste methodos.

Historicamente, le physica ha essite inseniate in scholas secundari e universitates principalmente per le methodo de conferentia (lectura), con exercitios de laboratorio pro verificar le conceptos del lectiones. Le conceptos es melio comprendite quando lectiones es accompagnate de demonstrationes, experimentos manual, e questiones que require que le studentes pensa super lo que va occurrer e proque.

Studentes qui participa in apprenditura active (per exemplo con experimentos pratic) apprende per auto‑discoperta. Per tentativas e errores, illes modifica lor preconceptos e discoperi le conceptos physic fundamental. Le education physic face parte del campo plus grande del education scientific.

Carriera

Un physico es un scientista specialisate in physica — le studio del interactiones inter materia e energia a tote scales de tempore e longitude in le universo physic.[85][86] Physicos normalmente se interessa in le causas fundamental del phenomenos, e exprime su comprension in terminos mathematic.

Physicos labora in multe campos de recerca, ab le scala subatomic e le physica del particulas, usque physica biologic e scala cosmologic. In general, il ha duo typos de physicos:

• Physicos experimental, qui observa le phenomenos natural e disveloppa experientias.
• Physicos theoretic, qui usa modelation mathematic pro rationalisar, explicar e predicer.

Physicos pote applicar lor cognoscentia pro solver problemas practic o disveloppar nove technologias (physica applicate o physica ingenieristic).[87][88][89]

Philosophia

Como tote le scientias, le physica depende del philosophia del scientia e su metodo scientific pro progressar le cognoscentia del mundo physic.[90] Le metodo scientific utiliza le rationamento a priori e a posteriori, e le inferentia bayesian pro evaluar le validitate de theorias.[91]

Le philosophia del physica tracta de question como: le natura del spatio e tempore, determinismo, empirismo, naturalismo e realismo.[92] Multes physicos ha scribite super le implicationes philosophic de lor travalio, inter illes:

• Laplace, qui supportava le determinismo causal,[93]
• Erwin Schrödinger, qui scribite super mechanica quantic,[94][95]
• Roger Penrose, nominate un platonista per Stephen Hawking,[96] un opinion discusse in su libro The Road to Reality.[97]
• Hawking se considerava un reductionista e esseva in disaccordo con Penrose.[98]

Mathematica offere un lingua concise e exacte pro describer le ordine in natura — como dicite per Pythagoras,[99] Plato,[100] Galileo,[101] e Newton. Alcun theoricos (Putnam, Maddy) pensa que veritates logic e rationamento mathematic depende del mundo empiric. Le leges de logica reflecte regularitates universal in le structura del mundo — lo que explica le relation inter mathematica e physica.

Le physica usa le mathematica [102] pro organisar e formular resultatos experimental. Ab iste resultatos, on obtene solutiones precise o approximate, o resultatos quantitative, ex le quales on pote facer nove predictiones que pote esser confirmate o refutate experimentalmente. Le resultatos de experimentos physic es datos numeric, con lor unitates de mesura e estimationes del errores in le mesurationes. Le technologias basate in mathematica, como le computation, ha rendite le physica computatori un campo active de recerca.

Le distinction inter mathematica e physica es nette, ma non sempre evidente — specialmente in physica mathematic.

Ontologia es un prerequisito pro physica, ma non pro mathematica. Isto significa que le physica se occupa ultimemente con descriptiones del mundo real, durante que le mathematica tracta patronos abstracte — mesmo ultra le mundo real. Dunque, le affirmationes physic es synthetic, e le mathematic es analytic. Le mathematica contine hypotheses, e le physica contine theorias. Le affirmationes mathematic debe solmente esser logicamente ver; le predictiones physic debe concordar con datos observate e experimental.

Le distinction es nette, ma non sempre evidente. Per exemplo, le physica mathematic es le application del mathematica in physica. Su methodos es mathematic, ma su subjecto es physic [103]. Le problemas in iste campo comencia con un “modelo mathematic de un situation physic” (un systema), e un “description mathematic de un lege physic” que es applicate a illo. Cata affirmation mathematic usate pro solver ha un significato physic difficile a trovar; le solution mathematic final ha un significato plus facile a trovar, proque es illo que le solutor cercava.

Physica fundamental vs. applicate

Le physica es un ramo del scientia fundamental (tamben appellate scientia basic). Le physica es etiam appellate le scientia fundamental proque tote le ramos del scientias natural – includente chimia, astronomia, geologia e biologia – es constricte per le leges del physica [51]. Similarmente, le chimia es sovente appellate le scientia central pro su rolo in connecter le scientias physic. Per exemplo, le chimia studia le proprietates, structuras e reactiones del materia (le foco del chimia super le scala molecular e atomic lo distingue del physica). Le structuras es formate proque particulas exerce fortias electric inter se; le proprietates include le characteristicas physic de substantias date, e le reactiones es submittite al leges del physica, como le conservation del energia, massa e carga. Le physica fundamental cerca explicar e comprender melior le phenomena in omne spheras, sin un application practic specific como scopo, ma plus tosto un comprehension plus profunde del mesme phenomena.

Le physica applicate es un termino general pro recerca e disveloppamento physic destinate a un uso particular. Un curriculo in physica applicate normalmente include alcun cursos in un disciplina applicate, como geologia o ingenieria electric. Isto differe generalmente del ingenieria in que un physico applicate non disegna necessariemente un cosa specific, ma plus tosto usa le physica o conduce recerca physic con le scopo de disveloppar nove technologias o solver un problema.

Le approccio es simile a illo del mathematica applicate. Le physicos applicate usa le physica in le recerca scientific. Per exemplo, personas que labora in physica de acceleratores pote cercar melior detectores de particulas pro recerca in physica theoretic.

Le physica es usate extensivemente in ingenieria. Per exemplo, le statica – un subramo del mechanica – es usate in le construction de pontes e altere structuras static. Le comprension e uso del acustica conduce a un melior controlo del sono e salas de concerto plus efficiente; similarmente, le uso del optica produce apparatos optic melior. Un comprension del physica rende le simulatores de volo, le juegos video, e le filmes plus realistic, e es sovente crucial in investigationes forensic.

Con le consensu standard que le leges del physica es universal e non cambia con le tempore, le physica pote esser usate pro studiar cosas que normalmente esserea plen de incertitude. Per exemplo, in le studio del origine del Terra, un physico pote modellisar de forma rationabile le massa del Terra, su temperatura e su velocitate de rotation como un function del tempore – permittente le extrapolation in le futuro o in le passato e assi predicer eventos futur o passate. Illo permitte etiam simulationes in ingenieria que accelera le disveloppamento de nove technologias.

Il ha etiam multo de interdisciplinaritate, ergo multe altere campos importante es influentiate per le physica (p.ex., le campos de econophysica e sociophysica).

Vide etiam

Theorias principal

Mechanica classic — Thermodynamica — Mechanica statistic — Electromagnetismo — Relativitate general — Relativitate special — Mechanica quantic — Electrodynamica quantic — Chromodynamica quantic — Cosmologia

Theorias proposite

Theoria del toto — Theoria del Grande Unification — Theoria de cordas — Theoria M

Conceptos

Materia — Antimateria — Particulas — Massa — Energia — Momento — Tempore — Fortia — Unda — Electricitate — Magnetismo — Temperatura — Entropia — Systemas de unitate — Constantes physic.

Fortias fundamental

Gravitation — Electromagnetismo — Interaction debile — Interaction forte

Campos del physica

Astronomia — Astrophysica — Dynamica de fluidos — Physica atomic — Physica computational — Physica electronic — Physica del stato solide — Physica molecular — Physica nuclear — Physica de particulas (o physica de Alte Energias) — Optica

Physicos

Paul Dirac -- Isaac Newton -- Michael Faraday -- Albert Einstein -- Joseph John Thomson

Physica theoric e experimental

Wikimedia Commons ha files multimedia de: Physica

Il existe un distinction inter le physica theoric, plus orientate al disveloppamento de theorias, e le physica experimental, que concerne plus le probation experimental de resultatos predicite per le theorias.

Referentias

1. Derivation: Entitates: 1. (it) Fisica || 2. (es) Física || (pt) Física || 3. (fr) Physique || 4. (en) Physics || Controlo: (de) Physik || (ru) Физика || - (Extra): (la) Physica