Фізыка

Фізыка
Навука
Ад верхняга левага кута па гадзіньнікавай стрэлцы адбіцьцё сьвятла (апісанае ў артыкуле Оптыка) лязэр паветраны шар, напоўнены гарачым паветрам ваўчок (рух якога апісваецца клясычнай мэханікай) эфэкты неэлястычнага сутыкненьня атамныя арбіталі вадароду (якія апісваюцца квантавай мэханікай) выбух атамнай бомбы маланка (якая зьяўляецца электрычнай зьявай) галяктыкі (фатаграфія касьмічнага тэлескопа Габл)
Зьвесткі
Падкляса ад	прыродазнаўчыя навукі і фізычная навука[d]
Тэма	4964
Прадмет вывучэньня	матэрыя і энэргія
Пэрыяд заснаваньня	XVII стагодзьдзе
Гісторыя	гісторыя фізыкі[d]
Асноўныя кірункі	мэханіка, тэрмадынаміка, оптыка, клясычная электрадынаміка, тэарэтычная фізыка й інш.
Цэнтры дасьледаваньняў	ва ўсім сьвеце
Значныя навукоўцы	гл. ніжэй
Фізыка ў Вікісховішчы

Фі́зыка (ад грэц. φυσικός і φύσις — прырода) — фундамэнтальная навука аб прыродзе, пра формы і будову матэрыі (рэчыва і поля), найбольш агульных законах яе руху і пераўтварэньняў, пра працэсы нежывога.

Прадметам фізычных дасьледаваньняў ёсьць назіраныя зьявы рэчаіснасьці («фэномэны»), мэтаю — эканомнае іх апісаньне праз пабудову адпаведных тэорыяў, з выкарыстаньнем навуковага мэтаду.

Надзейна ўсталяванымі разьдзеламі фізыкі ёсьць тэорыя гравітацыі Айнштайна, клясычная электрадынаміка Максўэла, рэлятывісцкая мэханіка, квантавая фізыка, фізычная кінэтыка й статыстыка. Сучасны стан разьвіцьця фізыкі адкрывае перад чалавецтвам магчымасьці тэхналягічнага засваеньня тэарэтычна ўжо засвоеных абсягаў: вядомыя прыклады пэрспэктыўных дастасаваньняў даюць ядзерная энэргетыка, квантавая інфарматыка, біяфізыка.

Дасюль застаюцца нявырашанымі, аднак, такія фундамэнтальныя праблемы, як фенаменалягізм Стандартнай Мадэлі ў тэорыі элемэнтарных часьцінак або непраквантаванасьць гравітацыі; няма паразуменьня і з «паўфілязофскімі» пытаньнямі кшталту: Што ёсьць час? Што ёсьць розум і сьвядомасьць? Урэшце, чаму гэткай пасьпяховай сталася праграма фізычных дасьледаваньняў рэчаіснасьці; чаму Сусьвет выглядае пазнавальным? Можна спадзявацца, што разьвязаць гэтыя пытаньні станецца магчымым па стварэньні гэтак званай «тэорыі ўсяго», гэтае даўняе idee fix тэарэтычнай фізыкі.

Агульная характарыстыка

Фізыка вывучае прыроду ў самым агульным сэнсе. Яна вывучае рэчыва і энэргію, а таксама фундамэнтальныя ўзаемадзеяньні прыроды, якія кіруюць формамі руху матэрыі (рэчыва).

Некаторыя заканамернасьці зьяўляюцца агульнымі для ўсіх матэрыяльных сыстэмаў, напрыклад, захаваньне энэргіі, — такія ўласьцівасьці завуць фізычнымі законамі. Фізыку часам завуць «фундамэнтальнай навукай», паколькі іншыя прыродазнаўчыя навукі апісваюць толькі некаторую клясу матэрыяльных сыстэмаў, якія падпарадкоўваюцца законам фізыкі.

Фізыка шчыльна злучаная з матэматыкай: матэматыка падае апарат, з дапамогай якога фізычныя законы могуць быць сапраўды сфармуляванымі. Фізычныя тэорыі амаль заўсёды фармулююцца ў выглядзе матэматычных выразаў, прычым выкарыстоўваюцца больш складаныя часткі матэматыкі, чым звычайна ў іншых навуках. І наадварот, разьвіцьцё шматлікіх вобласьцяў матэматыкі стымулявалася запатрабаваньнямі фізычных тэорыяў.

Традыцыйна фізыка разьдзяляецца на тэарэтычную і экспэрымэнтальную. Экспэрымэнтальная фізыка існуе разам з тэарэтычнай і цесна ўзаемадзейнічае зь ёй. Экспэрымэнт адрозьніваецца ад назіраньня неабходнасьцю стварэньня асаблівых умоў, якія накіраваныя на спрашчэньне вымярэньняў і зьніжэньня ўплыву пабочных фактараў на вынік.

Гісторыя

Старажытнасьць

Са старажытных часоў людзі спрабавалі зразумець паводзіны і ўласьцівасьці матэрыі: чаму прадметы падаюць на зямлю, калі яны губляюць сваю крэпкасьць, чаму розныя матэрыялы маюць розныя ўласьцівасьці, і таму падобнае. Таямніцаю была і прырода Сусьвету, менавіта форма Зямлі, паводзіны і рух Сонца і Месяца. Розныя тэорыі спрабавалі растлумачыць гэтыя зьявы. Паўставалі асобы, якія стваралі і даказвалі свае гіпотэзы, якія ў будучыні сталі асновай фізыкі. Гісторыя фізыкі бярэ пачатак у філязофскім трактаце ў 8 кнігах старажытнагрэчаскага філёзафа Арыстотэля (VI ст. да н. э.). Само слова фізыка ўпершыню выкарыстана ў гэтым трактаце. Архімэд вывеў значныя і дакладныя законы мэханікі і гідрастатыкі (закон Архімэда).

XVI—XVII ст.

У XVI стагодзьдзі была назапашана вялікая колькасьць зьвестак назіраньняў руху нябесных целаў. Аналіз гэтых назіраньняў дазволіў нямецкаму навукоўцу Ёгану Кеплеру адкрыць законы, па якіх рухаліся плянэты Сонечнай сыстэмы. У канцы XVI ст. Галілео Галілей прадставіў эсэ як спосабу праверкі фізычнай тэорыі, ён пасьпяхова распрацаваў і экспэрымэнтальна пацьвердзіў некаторыя законы дынамікі, менавіта закон інэрцыі. У 1687 г. ангельскі навуковец Ісак Ньютан апублікаваў «Матэматычныя прынцыпы натуральнай філязофіі», у якой зьвернута ўвага да законаў руху, якія абапіраюцца на клясычную мэханіку і закон сусьветнага прыцягненьня. Закон сусьветнага прыцягненьня апісвае адну з чатырох фундамэнтальных сілаў прыроды — гравітацыю. Абедзьве гэтыя тэорыі выведзеныя ў адпаведнасьці з экспэрымэнтамі. У клясычную мэханіку, таксама зрабілі значныя ўнёскі Лягранж, Ўільям Гамільтан і інш., якія адкрылі новыя фармулёўкі, прынцыпы і вынікі. Законы гравітацыі ўтварылі і разьвілі астрафізыку, у якой апісваюцца астранамічныя зьявы.

XVII—XIX ст.

У XVIII ст. тэрмадынаміка перажыла значныя адкрыцьці. У 1733 г. Данііл Бэрнулі скарыстаў статыстычныя мэтады клясычнае мэханікі і выканаў тэрмадынамічныя вынікі, тым самым паклаўшы пачатак разьвіцьця статыстычнай мэханіцы. У 1798 г. Ўільям Томсан прадэманстраваў пераўтварэньні мэханічнай працы ў цяплыню, а ў 1847 г. Джоўль сфармуляваў закон захаваньня энэргіі.

Электрычнасьць і магнэтызм былі вывучаныя Фарадэем, Омам (закон Ома), і іншымі навукоўцамі. У 1855 г. Джэймз Максўэл аб’яднаў гэтыя дзьве зьявы ў адзінай тэорыі электрамагнэтызму, апісаўшы іх раўнаньнямі. Гэтая тэорыя выказала здагадку, што сьвятло ўяўляе сабою электрамагнітныя хвалі.

У 1895 г. Вільгельм Рэнтген адкрыў рэнтгенаўскае выпраменьваньне, якое валодала высокай частасьцю электрамагнітнага выпраменьваньня, што паклала зацікаўленасьць да вывучэньня радыяактыўнасьці, якая была адкрыта ў 1896 г. Анры Бэкерэлем і вывучаная сям’ёй Кюры і іншымі. Гэта заклала асновы новай вобласьці — ядзернай фізыкі.

У 1897 г. Томсан адкрыў электрон, адзін з асноўных носьбітаў зараду часьцінкі. У 1904 г. прапанаваў першую мадэль атама (існаваньне атамаў у 1808 г. было прадказана Джонам Дальтонам).

XX—XXI ст.

У 1905 г. Айнштайн сфармуляваў тэорыю рэлятыўнасьці і стварыў новую рэлятывісцкую тэорыю гравітацыі. Ён быў адным зь нешматлікіх навукоўцаў, якія паклалі пачатак квантавай фізыцы.

У 1911 г. Эрнэст Рэзэрфорд правёў шэраг экспэрымэнтаў з расьсейваньнем альфа-часьцінак, тым самым даказаўшы існаваньне кампактнага ядра атама, з дадатна зараджаным пратонам. Нэўтральна зараджаныя часьцінкі — нэўтроны, былі выяўленыя Джэймзам Чадўікам у 1932 г.

Напачатку XX ст. Макс Плянк, Альбэрт Айнштайн, Нільс Бор і іншыя растлумачылі вынікі экспэрымэнтаў квантавых анамаліяў, а затым прадставілі канцэпцыю дыскрэтных энэргетычных узроўняў. У 1925 г. Вэрнэр Гайзэнбэрг і Эрвін Шрэдынгер сфармулявалі квантавую мэханіку, якая ўключала раней набытыя веды пра квантавы сьвет і растлумачылі вынікі шматлікіх экспэрымэнтаў. У квантавай мэханіцы вынікі фізычных вымярэньняў падлягаюць законам верагоднасьці.

Квантавая мэханіка таксама распрацавала тэарэтычныя прылады для фізыкі, якая вывучае фізычныя ўласьцівасьці цьвёрдых целаў і вадкасьцяў, у тым ліку такія зьявы, як крышталічная структура, праводнасьць, звышправоднасьць і звышцякучасьць. Сярод першапраходцаў у гэтай вобласьці фізыкі вылучаюць Блоха, які здолеў растлумачыць паводзіны электронаў у крышталічных структурах.

Падчас Другой сусьветнай вайны, усе ваюючыя бакі імкнуліся да вывучэньня ядзернай фізыкі, жадаючы зрабіць атамную бомбу. Нямецкія намаганьні не ўвянчаліся посьпехам, але саюзны Мангэтанскі праект дасягнуў мэты. У Амэрыцы ў 1942 г. каманда на чале з Энрыка Фэрмі дасягнула першай штучнай ядзернай ланцуговай рэакцыі, а ў 1945 г. першы ядзерны выбух прагрымеў у Нью-Мэксыка.

У сярэдзіне XX ст. было апісана электрамагнітнае ўзаемадзеяньне. Квантавая тэорыя поля паслужыла асновай для сучаснай тэорыі часьцінак, якая займаецца вывучэньнем фундамэнтальных сілаў прыроды і элемэнтарных часьцінак. У трэцяй чвэрці XX ст. Янг і Мілс пасьпяхова апісалі ўсе вядомыя на дадзены момант часьцінкі.

Некаторыя выбітныя фізыкі

• Ісак Ньютан
• Рычард Фэйнман
• Альбэрт Айнштайн
• Поль Дырак
• Энрыка Фэрмі
• Джэймз Максўэл
• Гэндрык Антоон Лёрэнц
• Стывэн Ўайнбэрг
• Дэйвід Грос
• Эдвард Ўітэн

Літаратура

• Иродов И. Е. Основные законы механики. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1997. — ISBN 5-06-003085-7

Вонкавыя спасылкі

• Энцыкляпэдыя фізыкі  (анг.)
• Фізыка на Nature.com  (анг.)
• Сьвет фізыкі  (анг.)