Очерк физики

Следующий план представляет собой обзор и актуальное руководство по физике:

Физика - естественная наука , изучающая материю . ^[1] и его движение в пространстве-времени , а также связанные с ним понятия, такие как энергия и сила . ^[2] В более широком смысле, это общий анализ природы , проводимый с целью понять, как ведет себя Вселенная . ^[3]^[4]^[5]

Что за предмет физика? [ редактировать ]

Физику можно описать как все следующее:

Академическая дисциплина – с академическими кафедрами, учебными программами и степенями; национальные и международные общества; и специализированные журналы.
Научная область (отрасль науки ) – широко признанная категория специализированных знаний в науке, которая обычно включает в себя собственную терминологию и номенклатуру. Такая область обычно представлена одним или несколькими научными журналами, в которых публикуются рецензируемые исследования.
- Естественная наука – наука, которая стремится объяснить законы, управляющие миром природы , используя эмпирические и научные методы .
  - Физическая наука – та, которая изучает неживые системы.
  - Биологическая наука – наука, изучающая роль физических процессов в живых организмах. «См. Очерк биофизики ».

Филиалы [ править ]

Астрономия - изучает Вселенную за пределами Земли, включая ее формирование и развитие, а также эволюцию, физику, химию, метеорологию и движение небесных объектов (таких как галактики, планеты и т. д.), а также явления, возникающие за пределами атмосферы Земли (например, как космическое фоновое излучение).
- Астродинамика – применение баллистики и небесной механики к практическим задачам движения ракет и других космических аппаратов .
- Астрометрия – раздел астрономии, занимающийся точными измерениями положения и движения звезд и других небесных тел.
- Астрофизика - изучение физических аспектов небесных объектов.
- Небесная механика — раздел теоретической астрономии, занимающийся расчетом движений небесных объектов, например планет.
- Внегалактическая астрономия - раздел астрономии, изучающий объекты за пределами нашей Галактики Млечный Путь.
- Галактическая астрономия – изучение нашей галактики Млечный Путь и всего ее содержимого.
- Физическая космология - изучение крупномасштабных структур и динамики Вселенной, занимающаяся фундаментальными вопросами ее формирования и эволюции.
- Планетология - научное исследование планет (включая Землю), лун и планетных систем, в частности систем Солнечной системы, и процессов, которые их формируют.
- Звездная астрономия - естествознание, занимающееся изучением небесных объектов (таких как звезды, планеты, кометы, туманности, звездные скопления и галактики) и явлений, возникающих за пределами атмосферы Земли (например, космического фонового излучения).
Физика атмосферы - исследование применения физики к атмосфере.
Атомная, молекулярная и оптическая физика - изучение взаимодействия материи и света.
- Оптика – раздел физики, изучающий поведение и свойства света, включая его взаимодействие с материей и конструкцию инструментов, которые его используют или обнаруживают.
Биофизика - междисциплинарная наука, использующая методы физики для изучения биологических систем.
- Нейрофизика – раздел биофизики, изучающий нервную систему.
- Физика полимеров - область физики, изучающая полимеры, их колебания, механические свойства, а также кинетику реакций, связанных с разложением и полимеризацией полимеров и мономеров соответственно.
- Квантовая биология - применение квантовой механики к биологическим явлениям.
Химическая физика – раздел физики, изучающий химические процессы на основе физики.
Вычислительная физика - исследование и реализация численных алгоритмов для решения физических задач, для которых уже существует количественная теория.
Физика конденсированного состояния – изучение физических свойств конденсированных фаз вещества .
Электричество – изучение электрических явлений.
Электромагнетизм – отрасль науки, изучающая силы, возникающие между электрически заряженными частицами.
Геофизика – физика Земли и ее среды в космосе; также исследование Земли количественными физическими методами
Магнетизм – исследование физических явлений, которые опосредуются магнитным полем .
Математическая физика - применение математики к физическим задачам, разработка математических методов для таких приложений и формулировка физических теорий.
Механика - раздел физики, изучающий поведение физических тел под действием сил или смещений, а также последующее воздействие тел на окружающую среду.
- Аэродинамика – изучение движения воздуха .
- Биомеханика – изучение структуры и функций биологических систем, таких как человек, животные, растения, органы и клетки, с использованием методов механики.
- Классическая механика – один из двух основных разделов механики, изучающий совокупность физических законов, описывающих движение тел под действием системы сил.
  - Кинематика – раздел классической механики , описывающий движение точек, тел (объектов) и систем тел (групп объектов) без учета причин движения. ^[6]^[7]^[8]
    - Homeokinetics - the physics of complex, self-organizing systems
- Механика сплошной среды - раздел механики, который занимается анализом кинематики и механического поведения материалов, моделируемых как непрерывная масса, а не как дискретные частицы.
- Динамика - изучение причин движения и изменений в движении.
- Механика жидкости - изучение жидкостей и сил, действующих на них.
  - Статика жидкости - исследование жидкостей в состоянии покоя.
  - Кинематика жидкости - изучение жидкости в движении.
  - Гидродинамика - изучение влияния сил на движение жидкости.
- Статика - раздел механики, занимающийся анализом нагрузок (силы, крутящего момента/момента) на физические системы, находящиеся в статическом равновесии, то есть в состоянии, когда относительные положения подсистем не меняются с течением времени или где компоненты и конструкции находятся в неподвижном состоянии. с постоянной скоростью.
Медицинская физика — раздел физики, который занимается применением физики в медицине, например, при визуализационных исследованиях ( ЯМР , ПЭТ-сканирование и т. д.), лучевой терапии и ядерной медицине .
Статистическая механика – раздел физики, изучающий любую физическую систему, имеющую большое количество степеней свободы.
Термодинамика – раздел физической науки, изучающий тепло и его связь с другими формами энергии и работы.
Ядерная физика - область физики, изучающая строительные блоки и взаимодействия атомных ядер.
Физика элементарных частиц – раздел физики, изучающий свойства и взаимодействия фундаментальных составляющих материи и энергии.
Психофизика - количественно исследует взаимосвязь между физическими стимулами и ощущениями и восприятием, на которые они влияют.
Физика плазмы – исследование плазмы, состояния вещества, похожего на газ, в котором определенная часть частиц ионизирована.
Квантовая физика – раздел физики, изучающий физические явления, действие которых порядка постоянной Планка.
- Квантовая теория поля — применение квантовой теории к изучению полей (систем с бесконечными степенями свободы).
- Квантовая теория информации - исследование возможностей обработки информации, предоставляемых квантовой механикой.
- Квантовые основы - дисциплина, направленная на понимание противоречивых аспектов теории, включая попытки найти лежащие в их основе физические принципы и предложение обобщений квантовой теории.
Квантовая гравитация – поиск объяснения гравитации, полностью совместимого с квантовой теорией.
Относительность – теория физики, описывающая взаимосвязь между пространством и временем.
- Общая теория относительности — геометрическая, неквантовая теория гравитации.
- Специальная теория относительности — теория, описывающая распространение материи и света с высокими скоростями.
Другой
- Агрофизика - изучение физики применительно к агроэкосистемам.
  - Физика почвы - изучение физических свойств и процессов почвы.
- Криогеника – криогеника – это изучение производства при очень низких температурах (ниже –150 °C, –238 °F или 123K) и поведения материалов при этих температурах.
- Эконофизика - междисциплинарная область исследований, применяющая теории и методы, первоначально разработанные физиками, для решения проблем экономики.
- Физика материалов - использование физики для описания материалов разными способами, такими как сила, тепло, свет и механика.
- Динамика транспортных средств – динамика транспортных средств, здесь предполагается, что это наземные транспортные средства.
Философия физики - занимается концептуальными и интерпретационными проблемами современной физики, многие из которых совпадают с исследованиями, проводимыми определенными физиками-теоретиками.

История [ править ]

История физики - история физической науки, изучающей материю и ее движение в пространстве-времени, а также связанные с ней концепции, такие как энергия и сила.

История акустики - история изучения механических волн в твердых телах, жидкостях и газах (таких как вибрация и звук).
История агрофизики - история изучения физики применительно к агроэкосистемам.
История астрофизики - история изучения физических аспектов небесных объектов.
История астрономии - история изучения Вселенной за пределами Земли, включая ее формирование и развитие, а также эволюцию, физику, химию, метеорологию и движение небесных объектов (таких как галактики, планеты и т. Д.) И явлений, возникающих за пределами Земли. атмосфера Земли (например, космическое фоновое излучение).
- История астродинамики - история применения баллистики и небесной механики к практическим проблемам движения ракет и других космических аппаратов.
- История астрометрии - история раздела астрономии, который включает точные измерения положений и движений звезд и других небесных тел.
- История космологии - история дисциплины, изучающей природу Вселенной в целом.
- История теории Большого Взрыва – происхождения Вселенной
- История физической космологии - история изучения крупномасштабных структур и динамики Вселенной и занимается фундаментальными вопросами ее формирования и эволюции.
- История планетологии - история научного изучения планет (включая Землю), лун и планетных систем, в частности систем Солнечной системы, и процессов, которые их формируют.
- История звездной астрономии - история естествознания, занимающаяся изучением небесных объектов (таких как звезды, планеты, кометы, туманности, звездные скопления и галактики) и явлений, возникающих за пределами атмосферы Земли (например, космического фонового излучения).
История атомной, молекулярной и оптической физики - история изучения взаимодействия материи и света.
История биофизики - история изучения физических процессов, относящихся к биологии.
История физики конденсированного состояния - история изучения физических свойств конденсированных фаз вещества.
История эконофизики - история междисциплинарной области исследований, применяющей теории и методы, первоначально разработанные физиками, для решения проблем экономики.
История электромагнетизма - история отрасли науки, изучающей силы, возникающие между электрически заряженными частицами.
История геофизики – история физики Земли и ее среды в космосе; также исследование Земли количественными физическими методами
История теории гравитации - самой ранней физической теории, применимой в повседневной жизни через космологию.
История механики - история раздела физики, изучающего поведение физических тел при воздействии сил или смещений, а также последующее воздействие тел на окружающую среду.
- История биомеханики - история изучения структуры и функций биологических систем, таких как человек, животные, растения, органы и клетки, с помощью методов механики.
- История классической механики - история одной из двух основных областей механики, которая занимается совокупностью физических законов, описывающих движение тел под действием системы сил.
- История вариационных принципов в физике – математическая основа классической и квантовой механики.
- История механики жидкости - история изучения жидкостей и действующих на них сил.
- История квантовой механики - история раздела физики, изучающего физические явления, действие которых порядка постоянной Планка.
- История квантовой теории поля – современный раздел квантовой теории.
- История теории струн - раздела математики, основанного на открытых вопросах квантовой физики.
- История термодинамики - история раздела физической науки, изучающего тепло и его связь с другими формами энергии и работы.
История ядерной физики - история области физики, изучающей строительные блоки и взаимодействия атомных ядер.
История ядерного синтеза – механизма, питающего звезды, и современного оружия массового поражения.
История электромагнетизма - электричество, магниты и свет от радиоволн до гамма-лучей.
- История уравнений Максвелла - классического полевого уравнения электромагнетизма
История материаловедения - От камней до кремния, понимание материи и управление ею.
История оптики - история раздела физики, которая изучает поведение и свойства света, включая его взаимодействие с материей и конструкцию инструментов, которые его используют или обнаруживают.
История спектроскопии - измерения реакции материалов на энергозависимые зонды света и материи.
История субатомной физики - история раздела физики, изучающего существование и взаимодействие частиц, которые являются составляющими того, что обычно называют материей или излучением.
История таблицы Менделеева - сводная таблица взаимосвязей между элементами.
История психофизики - история количественных исследований взаимосвязи между физическими стимулами и ощущениями и восприятиями, на которые они влияют.
История специальной теории относительности - история изучения взаимосвязи пространства и времени в условиях отсутствия гравитации.
- История преобразований Лоренца — глубокое погружение в один математический аспект специальной теории относительности
История общей теории относительности - история неквантовой теории гравитации
История физики твердого тела - история изучения твердой материи или твердых тел с помощью таких методов, как квантовая механика, кристаллография, электромагнетизм и металлургия.
Гипотезы об истории формирования и эволюции Солнечной системы достаточно длинны, чтобы объяснить себя.
История сверхпроводимости - Ультрахолодное состояние вещества.

Общие понятия [ править ]

Основные принципы [ править ]

Физика - отрасль науки, изучающая материю. ^[9] и его движение в пространстве и времени , а также связанные с ним понятия, такие как энергия и сила . ^[10]Физика является одной из « фундаментальных наук », поскольку другие естественные науки (например, биология, геология и т. д.) имеют дело с системами, которые, по-видимому, подчиняются законам физики. Согласно физике, физические законы материи, энергии и фундаментальных сил природы управляют взаимодействиями между частицами и физическими объектами (такими как планеты, молекулы, атомы или субатомные частицы). Некоторые из основных направлений физики, которые включают в себя некоторые из наиболее выдающихся достижений современной науки за последнее тысячелетие, включают:

Описание природы, измерение и количественная оценка тел, их движения, динамики и т. д.
- Законы движения Ньютона
- Масса , сила и вес ( Масса против веса )
- Импульс и сохранение энергии
- Гравитация , теории гравитации
- Энергия , работа и их взаимосвязь
- Движение , положение и энергия
- Различные формы Энергии , их взаимопреобразование и неизбежная потеря энергии в виде тепла ( Термодинамика )
- Сохранение , преобразование и передача энергии.
- Источник энергии – передача энергии от одного источника для работы в другом.
Кинетическая молекулярная теория
Принципы волн и звука
Принципы электричества , магнетизма и электромагнетизма.
Принципы, источники и свойства света
Основные количества

Гравитация , свет , физическая система , физическое наблюдение , физическая величина , физическое состояние , физическая единица , физическая теория , физический эксперимент

Теоретические концепции: Эквивалентность массы и энергии , элементарная частица , физический закон , фундаментальная сила , физическая константа

Фундаментальные понятия [ править ]

Измерение [ править ]

Движение [ править ]

Обзор [ править ]

Это список основных теорий физики, основных подтем и концепций.

Примечание. Столбец «Теория» ниже содержит ссылки на статьи с информационными полями вверху соответствующих страниц, в которых перечислены основные концепции.

Теория	Основные подтемы	Концепции
Классическая механика	Законы движения Ньютона , механика Лагранжа , механика Гамильтона , кинематика , статика , динамика , теория хаоса , акустика , динамика жидкости , механика сплошных сред	Плотность , размерность , гравитация , пространство , время , движение , длина , положение , скорость , ускорение , масса , импульс , сила , энергия , угловой момент , крутящий момент , закон сохранения , гармонический осциллятор , волна , работа , мощность
Электромагнетизм	Электростатика , электродинамика , электричество , магнетизм , уравнения Максвелла , оптика	Емкость , электрический заряд , электрический ток , электропроводность , электрическое поле , электрическая проницаемость , электрическое сопротивление , электромагнитное поле , электромагнитная индукция , электромагнитное излучение , гауссова поверхность , магнитное поле , магнитный поток , магнитный монополь , магнитная проницаемость
Теория относительности	Специальная теория относительности , общая теория относительности , уравнения поля Эйнштейна	Ковариация , многообразие Эйнштейна , принцип эквивалентности , четырехимпульс , четырехвектор , общий принцип относительности , геодезическое движение , гравитация , гравитоэлектромагнетизм , инерциальная система отсчета , инвариантность , сокращение длины , Лоренцево многообразие , преобразование Лоренца , метрика , диаграмма Минковского , Минковский пространство , принцип относительности , собственная длина , собственное время , система отсчета , энергия покоя , масса покоя , относительность одновременности , пространство-время , специальный принцип относительности , скорость света , тензор энергии-напряжения , замедление времени , парадокс близнецов , мировая линия
Термодинамика и статистическая механика	Тепловой двигатель , кинетическая теория.	постоянная Больцмана , сопряженные переменные , энтальпия , энтропия , уравнение состояния , теорема о равнораспределении , первый закон термодинамики , свободная энергия , тепло , закон идеального газа , внутренняя энергия , необратимый процесс , статистическая сумма , давление , обратимый процесс , второй закон термодинамики , самопроизвольный процесс , функция состояния , статистический ансамбль , температура , термодинамическое равновесие , термодинамический потенциал , термодинамические процессы , термодинамическое состояние , термодинамическая система , третий закон термодинамики , вязкость , нулевой закон термодинамики
Квантовая механика	Формулировка интеграла по траекториям , теория рассеяния , уравнение Шрёдингера , квантовая теория поля , квантовая статистическая механика	Адиабатическое приближение , принцип соответствия , свободная частица , Гамильтониан , Гильбертово пространство , тождественные частицы , матричная механика , постоянная Планка , операторы , кванты , квантование , квантовая запутанность , квантовый гармонический осциллятор , квантовое число , квантовое туннелирование , кот Шредингера , уравнение Дирака , спин , волновая функция , волновая механика , корпускулярно-волновой дуализм , энергия нулевой точки , принцип Паули , принцип неопределенности Гейзенберга

Концепции по областям [ править ]

Поле	Подполя	Основные теории	Концепции
Физика частиц	Физика ускорителей , ядерная физика , ядерная астрофизика , астрофизика элементарных частиц , феноменология физики элементарных частиц	Стандартная модель , квантовая теория поля , квантовая хромодинамика , электрослабая теория , эффективная теория поля , теория решеточного поля , калибровочная теория решетки , калибровочная теория , суперсимметрия , Теория Великого Объединения , теория суперструн , М-теория	Фундаментальная сила ( гравитационная , электромагнитная , слабая , сильная ), элементарная частица , спин , антиматерия , спонтанное нарушение симметрии , брана , струна , квантовая гравитация , теория всего , энергия вакуума
Атомная, молекулярная и оптическая физика	Атомная физика , молекулярная физика , атомная и молекулярная астрофизика , химическая физика , оптика , фотоника	Квантовая оптика , квантовая химия , квантовая информатика	Атом , молекула , дифракция , электромагнитное излучение , лазер , поляризация , спектральная линия , эффект Казимира
Физика конденсированного состояния	Физика твердого тела , физика высоких давлений , физика низких температур , нано- и мезоскопическая физика , физика полимеров	Теория БКШ , теорема Блоха , ферми-газ , ферми-жидкость , теория многих тел	Фазы ( газ , жидкость , твердое тело , конденсат Бозе–Эйнштейна , сверхпроводник , сверхтекучесть ), электропроводность , магнетизм , самоорганизация , спин , спонтанное нарушение симметрии
Астрофизика	Космология , физика гравитации , астрофизика высоких энергий , планетарная астрофизика , физика плазмы , физика космоса , звездная астрофизика	Большой взрыв , модель Лямбда-CDM , космическая инфляция , общая теория относительности , закон всемирного тяготения	Черная дыра , космическое фоновое излучение , космическая струна , космос , темная энергия , темная материя , галактика , гравитация , гравитационное излучение , гравитационная сингулярность , планета , Солнечная система , звезда , сверхновая , вселенная , Новая звезда

Списки [ править ]

Указатель статей по физике

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

↑ Ричард Фейнман начинает свои лекции с атомной гипотезы , как своего наиболее компактного изложения всех научных знаний: «Если бы в результате какого-то катаклизма все научные знания были бы уничтожены, и только одно предложение было бы передано следующим поколениям… , какое утверждение содержало бы больше всего информации в наименьшем количестве слов? Я считаю, что... все вещи состоят из атомов – маленьких частиц, которые движутся в вечном движении, притягивая друг друга, когда они находятся на небольшом расстоянии друг от друга, но отталкиваясь друг от друга... » Р.П. Фейнман; РБ Лейтон; М. Сэндс (1963). Фейнмановские лекции по физике . Том. 1. п. Я-2. ISBN 978-0-201-02116-5 .
^ Дж. К. Максвелл (1878 г.). Материя и движение . Д. Ван Ностранд. п. 9 . ISBN 978-0-486-66895-6 . Физическая наука — это та область знания, которая имеет дело с порядком природы или, другими словами, с регулярной последовательностью событий.
^ HD Янг; Р. А. Фридман (2004). Университетская физика с современной физикой (11-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 2. Физика – экспериментальная наука. Физики наблюдают явления природы и пытаются найти закономерности и принципы, связывающие эти явления. Эти закономерности называются физическими теориями или, если они хорошо известны и широко используются, физическими законами или принципами.
^ С. Хольцнер (2006). Физика для чайников . Уайли . п. 7. Бибкод : 2005pfd..книга.....H . ISBN 978-0-470-61841-7 . Физика — это изучение вашего мира, а также мира и вселенной вокруг вас.
^ Примечание. Термин «Вселенная» определяется как все, что существует физически: совокупность пространства и времени, все формы материи, энергии и импульса, а также физические законы и константы, которые ими управляют. Однако термин «вселенная» также может использоваться в несколько иных контекстуальных смыслах, обозначая такие понятия, как космос или философский мир .
^ Эдмунд Тейлор Уиттакер (1904). Трактат об аналитической динамике частиц и твердых тел . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-35883-5 .
^ Джозеф Стайлз Беггс (1983). Кинематика . Тейлор и Фрэнсис. п. 1. ISBN 978-0-89116-355-8 .
^ Томас Уоллес Райт (1896). Элементы механики, включая кинематику, кинетику и статику . Э и ФН Спон. Глава 1.
↑ В начале «Фейнмановских лекций по физике» Ричард Фейнман предлагает атомную гипотезу как единственную наиболее плодотворную научную концепцию: «Если бы в результате какого-то катаклизма все [] научные знания были бы уничтожены [за исключением] одного предложения [... ] какое утверждение содержало бы больше всего информации в наименьшем количестве слов? Я считаю, что [...] все вещи состоят из атомов – маленьких частиц, которые движутся в вечном движении и притягивают друг друга, когда находятся на небольшом расстоянии друг от друга ? , но отталкиваются, когда их вжимают друг в друга ...» ( Feynman, Leighton & Sands 1963 , стр. I-2)
^ «Физическая наука — это та область знаний, которая связана с порядком природы или, другими словами, с регулярной последовательностью событий». ( Максвелл 1878 , стр. 9)