Fisica

La fisica è una branca della scienza. È una delle discipline scientifiche più fondamentali. L'obiettivo principale della fisica è spiegare come si muovono le cose nello spazio e nel tempo e capire come si comporta l'universo. Studia la materia, le forze e i loro effetti.

La parola fisica deriva dal greco ἡ φύσις, che significa "natura". La fisica può anche essere definita come "quel dipartimento di conoscenza che si riferisce all'ordine della natura, o, in altre parole, al regolare susseguirsi degli eventi".

L'astronomia, che fa parte della fisica, è la scienza naturale più antica. In passato faceva parte della "filosofia naturale" insieme ad altri campi della scienza, come la chimica e la biologia. Durante la rivoluzione scientifica, questi campi si sono separati e la fisica è diventata un campo di conoscenza distinto.

La fisica è molto importante nello sviluppo di nuove tecnologie, come aerei, televisori, computer e armi nucleari. La meccanica, una branca della fisica, ha contribuito a sviluppare il campo matematico del calcolo.

La fisica moderna collega le idee sulle quattro leggi della simmetria e della conservazione dell'energia, dello slancio, della carica e della parità.

Storia

Astronomia antica

L'astronomia è la scienza naturale più antica. I Sumeri e gli antichi Egiziani studiavano le stelle, soprattutto in vista della predizione e della religione. Le prime mappe stellari babilonesi risalgono al 1200 a.C. circa. Che gli eventi astronomici sono periodici risale anche ai babilonesi. La loro comprensione non era scientifica, ma le loro osservazioni influenzarono in seguito l'astronomia. Gran parte dell'astronomia proveniva dalla Mesopotamia, dalla Babilonia, dall'Antico Egitto e dall'Antica Grecia. Gli astronomi egiziani costruirono monumenti che mostravano come si muovevano gli oggetti nel cielo, e la maggior parte dei nomi delle costellazioni dell'emisfero nord provenivano dagli astronomi greci.

Filosofia naturale

La filosofia naturale ha avuto inizio in Grecia intorno al 650 a.C. quando un movimento di filosofi sostituì la superstizione con il naturalismo, che confutò lo spirituale. Leucippo e il suo allievo Democrito suggerirono l'idea dell'atomo intorno a questo periodo.

La fisica nel mondo islamico medievale

Gli studiosi islamici hanno continuato a studiare la fisica aristotelica durante l'età dell'oro islamica. Uno dei contributi principali fu l'astronomia osservazionale. Alcuni, come Ibn Sahl, Al-Kindi, Ibn al-Haytham, Al-Farisi e Avicenna, lavorarono all'ottica e alla visione. Nel Libro dell'ottica, Ibn al-Haytham ha respinto le precedenti idee greche sulla visione e ha proposto una nuova teoria. Ha studiato come la luce entra nell'occhio e ha sviluppato la camera oscura. In seguito gli scienziati europei hanno costruito occhiali, lenti d'ingrandimento, telescopi e macchine fotografiche da questo libro.

Fisica classica

La fisica è diventata un campo di studio a parte dopo la rivoluzione scientifica. Gli esperimenti di Galileo hanno contribuito a creare la fisica classica. Sebbene non abbia inventato il telescopio, lo usava quando guardava nel cielo notturno. Sostenne l'idea di Copernico che la Terra si muoveva intorno al Sole (eliocentrismo). Studiò anche la gravità. Isaac Newton utilizzò le idee di Galileo per creare le sue tre leggi del moto e la sua legge di gravitazione universale. Insieme queste leggi spiegavano il moto dei corpi che cadono vicino alla terra e il moto della terra e dei pianeti intorno al sole.

In un paio di secoli, la Rivoluzione Industriale era in pieno svolgimento e molte altre scoperte sono state fatte in molti campi della scienza. Le leggi della fisica classica sono abbastanza buone per studiare gli oggetti che si muovono molto più lentamente della velocità della luce, e non sono microscopiche. Quando gli scienziati hanno studiato per la prima volta la meccanica quantistica, hanno dovuto creare un nuovo insieme di leggi, che è stato l'inizio della fisica moderna.

Fisica moderna

Mentre gli scienziati facevano ricerche sulle particelle, scoprirono ciò che la meccanica classica non poteva spiegare. La meccanica classica prevedeva che la velocità della luce variava, ma gli esperimenti mostravano che la velocità della luce rimaneva la stessa. Questo è stato previsto dalla teoria della relatività speciale di Albert Einstein. Einstein predisse che la velocità della radiazione elettromagnetica attraverso lo spazio vuoto sarebbe stata sempre la stessa. La sua visione dello spazio-tempo sostituì l'antica idea che spazio e tempo fossero cose abbastanza separate.

Max Planck ha ideato la meccanica quantistica per spiegare perché il metallo rilascia elettroni quando gli si accende una luce e perché la materia emette radiazioni. La meccanica quantistica si applica a cose molto piccole come gli elettroni, i protoni e i neutroni che compongono un atomo. Persone come Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger e Paul Dirac hanno continuato a lavorare sulla meccanica quantistica e alla fine abbiamo ottenuto il Modello Standard.

Definizione

La fisica è lo studio dell'energia e della materia nello spazio e nel tempo e di come sono in relazione tra loro. I fisici assumono l'esistenza di massa, lunghezza, tempo e corrente elettrica e poi definiscono (danno il significato di) tutte le altre grandezze fisiche in termini di queste unità di base. La massa, la lunghezza, il tempo e la corrente elettrica non sono mai definiti, ma le unità standard usate per misurarle sono sempre definite. Nel Sistema Internazionale di Unità di misura (abbreviato SI dal francese Système International), il chilogrammo è l'unità di base della massa, il metro è l'unità di base della lunghezza, il secondo è l'unità di base del tempo, e l'ampere è l'unità di base della corrente elettrica. Oltre a queste quattro unità, ce ne sono altre tre: la talpa, che è l'unità della quantità di materia, la candela che misura l'intensità luminosa (la potenza dell'illuminazione) e il kelvin, l'unità di temperatura.

La fisica studia come si muovono le cose e le forze che le fanno muovere. Per esempio, la velocità e l'accelerazione sono usate dalla fisica per mostrare come si muovono le cose. Inoltre, i fisici studiano le forze di gravità, l'elettricità, il magnetismo e le forze che tengono insieme le cose.

La fisica studia cose molto grandi e cose molto piccole. Per esempio, i fisici possono studiare le stelle, i pianeti e le galassie, ma possono anche studiare piccoli pezzi di materia, come gli atomi e gli elettroni; possono anche studiare il suono, la luce e altre onde. Oltre a questo, potrebbero esaminare l'energia, il calore e la radioattività, e persino lo spazio e il tempo. La fisica non solo aiuta le persone a capire come si muovono gli oggetti, ma anche come cambiano forma, come fanno rumore, quanto saranno caldi o freddi e di cosa sono fatti al più piccolo livello.

Fisica e matematica

La fisica è una scienza quantitativa perché si basa sulla misurazione con i numeri. La matematica è usata in fisica per creare modelli che cercano di prevedere ciò che accadrà in natura. Queste previsioni vengono confrontate con il modo in cui funziona il mondo reale. I fisici lavorano sempre per rendere migliori i loro modelli del mondo.

Filiali

La meccanica classica contiene argomenti importanti come le leggi del movimento di Newton, la meccanica lagrangiana, la meccanica hamiltoniana, la cinematica, la statica, la dinamica, la teoria del caos, l'acustica, la fluidodinamica, la meccanica del continuum. La meccanica classica è tutta una questione di forze che agiscono su un corpo in natura, forze di bilanciamento, mantenimento dello stato equlibrico, ecc .

L'elettromagnetismo è lo studio delle cariche su un particolare corpo. Contiene sottotemi come l'elettrostatica, l'elettrodinamica, l'elettricità, il magnetismo, la magnetostatica, le equazioni di Maxwell, l'ottica.

La termodinamica e la meccanica statistica sono legate alla temperatura. Comprende argomenti principali come il motore termico, la teoria cinetica. Utilizza termini come calore (Q), lavoro (W) ed energia interna (U). Prima legge della termodinamica ci dà la relazione con la seguente equazione (ΔU = Q - W)

La meccanica quantistica è lo studio delle particelle a livello atomico tenendo conto del modello atomico. Comprende la formulazione integrale del percorso dei sottotemi, la teoria della dispersione, l'equazione di Schrödinger, la teoria quantistica dei campi, la meccanica statistica quantistica.

Relatività

Conoscenze avanzate

Descrizione generale

La fisica è la scienza della materia e di come la materia interagisce. La materia è qualsiasi materiale fisico dell'universo. Tutto è fatto di materia. La fisica è usata per descrivere l'universo fisico che ci circonda e per prevedere come si comporterà. La fisica è la scienza che si occupa della scoperta e della caratterizzazione delle leggi universali che governano la materia, il movimento e le forze, lo spazio e il tempo, e altre caratteristiche del mondo naturale.

Ampiezza e obiettivi della fisica

Il campo della fisica è ampio, dai più piccoli componenti della materia e dalle forze che la tengono insieme, alle galassie e alle cose ancora più grandi. Ci sono solo quattro forze che sembrano operare su tutta questa gamma. Tuttavia, anche queste quattro forze (gravità, elettromagnetismo, la forza debole associata alla radioattività e la forza forte che tiene insieme protoni e neutroni in un atomo) sono ritenute essere parti diverse di una singola forza.

La fisica si concentra principalmente sull'obiettivo di rendere sempre più semplici, generali e precise le regole che definiscono il carattere e il comportamento della materia e dello spazio stesso. Uno degli obiettivi principali della fisica è fare teorie che si applicano a tutto l'universo. In altre parole, la fisica può essere vista come lo studio di quelle leggi universali che definiscono, al livello più elementare possibile, il comportamento dell'universo fisico.

La fisica utilizza il metodo scientifico

La fisica usa il metodo scientifico. Cioè vengono raccolti i dati degli esperimenti e delle osservazioni. Vengono prodotte teorie che cercano di spiegare questi dati. La fisica usa queste teorie non solo per descrivere i fenomeni fisici, ma anche per modellare i sistemi fisici e prevedere come questi sistemi fisici si comporteranno. I fisici confrontano poi queste previsioni con le osservazioni o le prove sperimentali per mostrare se la teoria è giusta o sbagliata.

Le teorie che sono ben supportate dai dati e che sono particolarmente semplici e generali sono talvolta chiamate leggi scientifiche. Naturalmente, tutte le teorie, comprese quelle conosciute come leggi, possono essere sostituite da leggi più accurate e più generali, quando si riscontra un disaccordo con i dati.

La fisica è quantitativa

La fisica è più quantitativa della maggior parte delle altre scienze. Cioè, molte delle osservazioni in fisica possono essere rappresentate sotto forma di misure numeriche. La maggior parte delle teorie in fisica usano la matematica per esprimere i loro principi. La maggior parte delle previsioni di queste teorie sono numeriche. Ciò è dovuto al fatto che le aree che la fisica ha affrontato funzionano meglio con approcci quantitativi rispetto ad altre aree. Le scienze tendono anche a diventare più quantitative con il tempo, man mano che diventano più sviluppate, e la fisica è una delle scienze più antiche.

Campi della fisica

La fisica classica comprende normalmente i campi della meccanica, dell'ottica, dell'elettricità, del magnetismo, dell'acustica e della termodinamica. Fisica moderna è un termine normalmente usato per coprire i campi che si basano sulla teoria quantistica, tra cui la meccanica quantistica, la fisica atomica, la fisica nucleare, la fisica delle particelle e la fisica della materia condensata, così come i più moderni campi della relatività generale e speciale, ma questi ultimi due sono spesso considerati campi della fisica classica in quanto non si basano sulla teoria quantistica. Anche se questa differenza può essere trovata in scritti più vecchi, è di poco interesse nuovo, poiché gli effetti quantistici sono ora considerati importanti anche in campi che prima erano chiamati classici.

Approcci in fisica

Ci sono molti approcci allo studio della fisica e molti tipi diversi di attività in fisica. Ci sono due tipi principali di attività in fisica: la raccolta di dati e lo sviluppo di teorie.

I dati in alcuni sottocampi della fisica sono suscettibili di sperimentazione. Ad esempio, la fisica della materia condensata e la fisica nucleare traggono vantaggio dalla possibilità di effettuare esperimenti. La fisica sperimentale si concentra principalmente su un approccio empirico. A volte gli esperimenti sono fatti per esplorare la natura, e in altri casi gli esperimenti sono eseguiti per produrre dati da confrontare con le previsioni delle teorie.

Alcuni altri campi della fisica, come l'astrofisica e la geofisica, sono per lo più scienze osservazionali, perché la maggior parte dei loro dati deve essere raccolta passivamente invece che attraverso la sperimentazione. Tuttavia, i programmi osservazionali in questi campi utilizzano molti degli stessi strumenti e tecnologie che vengono utilizzati nei sottocampi sperimentali della fisica.

La fisica teorica utilizza spesso approcci quantitativi per sviluppare le teorie che tentano di spiegare i dati. In questo modo, i fisici teorici usano spesso strumenti della matematica. La fisica teorica spesso può comportare la creazione di previsioni quantitative delle teorie fisiche e il confronto quantitativo di queste previsioni con i dati. La fisica teorica a volte crea modelli di sistemi fisici prima che i dati siano disponibili per testare e supportare questi modelli.

Queste due attività principali in fisica, la raccolta di dati, la produzione di teoria e le prove, utilizzano molte competenze diverse. Ciò ha portato ad una grande specializzazione in fisica, e all'introduzione, allo sviluppo e all'uso di strumenti di altri campi. Ad esempio, i fisici teorici utilizzano nel loro lavoro la matematica e l'analisi numerica e la statistica e la statistica e i software di probabilità e di computer. I fisici sperimentali sviluppano strumenti e tecniche per la raccolta di dati, utilizzando la tecnologia ingegneristica e informatica e molti altri campi della tecnologia. Spesso gli strumenti di questi altri settori non sono del tutto adeguati alle esigenze della fisica e devono essere modificati o devono essere realizzate versioni più avanzate.

È frequente che la nuova fisica venga scoperta se i fisici sperimentali fanno un esperimento che le teorie attuali non sono in grado di spiegare, o che i fisici teorici generino teorie che possono poi essere messe alla prova dai fisici sperimentali.

La fisica sperimentale, l'ingegneria e la tecnologia sono correlate. Gli esperimenti spesso hanno bisogno di strumenti specializzati come acceleratori di particelle, laser e importanti applicazioni industriali come i transistor e la risonanza magnetica sono frutto della ricerca applicata.

Fisici

Eminenti fisici teorici

Famosi fisici teorici includono

  • Galileo Galilei (1564-1642)
  • Christiaan Huygens (1629-1695)
  • Isaac Newton (1643-1727)
  • Leonhard Euler (1707-1783)
  • Joseph Louis Lagrange (1736-1813)
  • Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
  • Joseph Fourier (1768-1830)
  • Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1842)
  • William Rowan Hamilton (1805-1865)
  • Rudolf Clausius (1822-1888)
  • James Clerk Maxwell (1831-1879)
  • J. Willard Gibbs (1839-1903)
  • Ludwig Boltzmann (1844-1906)
  • Hendrik A. Lorentz (1853-1928)
  • Henri Poincaré (1854-1912)
  • Nikola Tesla (1856-1943)
  • Max Planck (1858-1947)
  • Albert Einstein (1879-1955)
  • Milutin Milanković (1879-1958)
  • Emmy Noether (1882-1935)
  • Max Nato (1882-1970)
  • Niels Bohr (1885-1962)
  • Erwin Schrödinger (1887-1961)
  • Louis de Broglie (1892-1987)
  • Satyendra Nath Bose (1894-1974)
  • Wolfgang Pauli (1900-1958)
  • Enrico Fermi (1901-1954)
  • Werner Heisenberg (1901-1976)
  • Paul Dirac (1902-1984)
  • Eugene Wigner (1902-1995)
  • Robert Oppenheimer (1904-1967)
  • Sin-Itiro Tomonaga (1906-1979)
  • Hideki Yukawa (1907-1981)
  • John Bardeen (1908-1991)
  • Lev Landau (1908-1967)
  • Anatoly Vlasov (1908-1975)
  • Nikolay Bogolyubov (1909-1992)
  • Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995)
  • John Archibald Wheeler (1911-2008)
  • Richard Feynman (1918-1988)
  • Julian Schwinger (1918-1994)
  • Feza Gürsey (1921-1992)
  • Chen Ning Yang (1922- )
  • Freeman Dyson (1923- )
  • Gunnar Källén (1926-1968)
  • Abdus Salam (1926-1996)
  • Murray Gell-Mann (1929- )
  • Riazuddin (1930- )
  • Roger Penrose (1931- )
  • George Sudarshan (1931- )
  • Sheldon Glashow (1932- )
  • Tom W. B. Kibble (1932- )
  • Steven Weinberg (1933- )
  • Gerald Guralnik (1936-)
  • Sidney Coleman (1937-2007)
  • C. R. Hagen (1937-)
  • Ratko Janev (1939- )
  • Leonard Susskind (1940- )
  • Michael Berry (1941- )
  • Bertrand Halperin (1941-)
  • Stephen Hawking (1942-2018 )
  • Alexander Polyakov (1945-)
  • Gerardus 't Hooft (1946- )
  • Jacob Bekenstein (1947-)
  • Robert Laughlin (1950-)

Pagine correlate

Domande e risposte

D: Che cos'è la Fisica?


R: La fisica è una branca della scienza che studia la materia, le forze e i loro effetti. Cerca di spiegare come le cose si muovono nello spazio e nel tempo e di capire come si comporta l'universo.

D: Da dove deriva la parola "fisica"?


R: La parola fisica deriva dal termine greco ἡ َِéٍ, che significa "natura".

D: In che modo la fisica è importante per la tecnologia?


R: La fisica svolge un ruolo importante nello sviluppo di nuove tecnologie come aerei, televisori, computer e armi nucleari. La meccanica, un ramo della fisica, ha aiutato a sviluppare il campo matematico del calcolo.

D: Quali sono alcune leggi legate alla fisica moderna?


R: La fisica moderna collega le idee sulle quattro leggi di simmetria e di conservazione dell'energia, della quantità di moto, della carica e della parità.

D: In che modo l'astronomia è collegata alla fisica?


R: L'astronomia fa parte della fisica; è una delle scienze naturali più antiche, un tempo considerata parte della 'filosofia naturale' insieme ad altri campi come la chimica e la biologia.

D: Quando questi campi sono diventati separati?


R: Durante la rivoluzione scientifica, questi campi si sono separati e la fisica è diventata un campo di conoscenza distinto.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3