Varför lär vi oss fysik

Den denna plats artikeln äger källhänvisningar, dock eftersom detta saknas fotnoter existerar detta svårt för att att fatta beslut eller bestämma något vilken övning likt existerar hämtad fanns. (2013-04) Hjälp gärna mot tillsammans med för att redigera artikeln, alternativt diskutera saken vid diskussionssidan.

Fysik (från grekiskans φυσικός, physikos likt äger betydelsen "naturlig" alternativt ifrån latinetsphysica likt betyder "läran ifall naturen") existerar vetenskapen angående hur naturen fungerar vid den maximalt fundamentala nivån.

ifrån start fanns termen "fysik" en samlingsnamn på grund av all naturvetenskap såsom kemi, biologi samt geovetenskap. Utvecklingen ledde sedan mot för att naturvetenskapen delades upp inom dem discipliner oss känner idag.

Enkelt uttryckt handlar fysik såsom vetenskaplig disciplin angående olika former från energi samt omvandlingar mellan dessa energiformer.

Idag behandlar fysiken dem beståndsdelar likt bygger upp materien samt dem fundamentala krafter såsom påverkar dessa beståndsdelar samt hur materien rör sig genom rumtiden.

Fysiker studera dessa bekymmer vid varenda nivåer, ifrån dem minsta beståndsdelarna vid subatomär nivå inom högenergifysik samt kärnfysik mot universums struktur vid den allra största skalan inom kosmologin.

Däremellan finns forskningsfält såsom atom- samt molekylfysik, kondenserade materiens fysik samt rymd- samt astrofysik.

På enstaka mer teoretisk nivå går detta för att yttra för att fysiken formuleras inom begrepp från symmetrier samt bevarandelagar på grund av energi, rörelsemängd, laddning samt paritet.^[1] Denna koppling, mellan symmetrier samt bevarade storheter, beskrivs från Noethers sats likt existerar en primär teorem inom teoretisk fysik^[2].

Fysik är läran om hur naturen fungerar

Fysik samt andra vetenskaper

[redigera | redigera wikitext]

Fysikens konsekvens används inom varenda fält inom naturvetenskapen eftersom den beskriver dem primär lagarna till naturen, naturlagarna, mot modell lagen ifall energins bevarande.^[3] Fysiken kunna ses likt den maximalt fundamentala vetenskapen, eftersom varenda andra naturvetenskaper, exempelvis kemi, biologi samt geovetenskap, behandlar struktur såsom lyder beneath fysikens lagar.

Kemin, mot modell, behandlar atomer samt molekyler, vilka enstaka fysiker beskriver tillsammans hjälp från kvantmekanik. Därtill använder kemisten elektromagnetism samt inom synnerhet termodynamik. detta vore svårt för att förklara kemiska reaktioner tillsammans hjälp från primär fysik, dock i princip skulle detta existera möjligt.

Praktiskt taget samtliga fysikaliska lagar formuleras inom struktur från matematiska ekvationer. Matematiken blir detta tungomål likt används till för att formulera fysikens teorier således för att dem är kapabel utföra kvantitativa förutsägelser.

En skillnad mellan fysik samt matematik existerar dock för att fysiken syftar mot för att förklara hur naturen fungerar, medan matematiken beskriver abstrakta strukturer såsom ej behöver äga någon koppling mot naturen.

Samtidigt äger fysiken samt matematiken utvecklats tillsammans. Ibland äger nya matematiska term utvecklats beneath formuleringen från fysikaliska teorier samt nära andra tillfällen besitter ett fysikalisk teori plockat upp matematiska term såsom tidigare ansågs sakna praktiska tillämpningar. Matematisk fysik studera dem matematiska lösningsmetoder samt funktioner likt används från fysiker.

Ett flertal ingenjörsvetenskaper besitter utvecklats ur fysiken, mot modell elektroteknik liksom besitter sitt ursprung inom studierna från elektromagnetismen beneath 1800-talet, statik, enstaka underdisciplin från mekaniken, används nära konstruktionen från broar samt byggnader, samt fasta tillståndets fysik förklara dopadehalvledare, vilka agerar enstaka huvud roll inom modern elektronik.

Metoder

[redigera | redigera wikitext]

Den fysikaliska forskningen följer inom upphöjd grad den vetenskapliga metoden, likt bygger vid för att hypoteser ställs upp på grund av för att förklara en fenomen. Dessa hypoteser används sedan till för att utföra förutsägelser ifall resultatet från nya experiment alternativt observationer, samt beroende vid utfallet från dessa experiment kommer hypotesen antingen för att förkastas alternativt behållas.

eftersom fysiken existerar enstaka kvantitativ vetenskap formuleras teorierna uttryckta inom matematiska begrepp; vissa discipliner såsom strängteori existerar idag snarast en mellanting mellan fysik samt matematik. Fysiker måste dessutom – beroende vid enhet – äga god kunskap angående statistik, dels på grund av för att analysera konsekvens ifrån experiment, dock även till för att behärska förklara stora komplexa struktur.

Även ifall fysiker ofta använder sofistikerade matematiska metoder går detta ofta för att anlända långt genom för att bara nyttja dimensionsanalys, vilket inom bas samt botten existerar insikten för att enstaka fysikalisk betydelse – mot modell massa alternativt längd – ej utan vidare låter sig utbytas mot ett annan; enstaka fras såsom "den på denna plats stången existerar fem kilo lång" tycks ju existera rent nonsens, dock angående man vet för att enstaka stång från detta materialet samt tillsammans den diametern äger massan 10 enhet för massa per meter, går detta enkel för att byta mellan massa samt längd, samt titta för att angående stången besitter massan 5 enhet för massa sålunda existerar den enstaka halv meter utdragen.

till detta mesta tillämpas dimensionsanalys vid mer komplexa struktur, samt är kapabel då existera enstaka god hjälp på grund av för att mot modell behärska yttra vilka parametrar vilket existerar viktiga alternativt betydelselösa.

Teori samt experiment

[redigera | redigera wikitext]

Fysiken besitter inom större utsträckning än dem andra naturvetenskaperna delats upp inom teori samt experiment.

ifrån samt tillsammans nittonhundratalet äger dem flesta fysiker specialiserat sig vid antingen teoretisk alternativt försöksmässig fysik, vilket ej existerar lika vanligt inom biologin samt kemin, även ifall detta börjat förändras vid sista tiden.^[4] Teoretiska fysiker använder matematiska modeller på grund av för att förklara samt tolka befintliga experimentella utfall samt är kapabel sedan försöka generalisera dessa modeller mot nya teorier samt ifrån dessa förutse resultatet från framtida experiment.

Experimentalisterna å andra sidan utvecklar experiment vilket förmå testa teoretikernas förutsägelser alternativt leda mot upptäckten från nya fenomen.

Kemin, till exempel, behandlar atomer och molekyler, vilka en fysiker beskriver med hjälp av kvantmekanik

Framsteg inom fysiken sker oftast då experimentalister får fram påverkan likt befintliga teorier ej förmå förklara, vilket utför för att nya teorier måste tas fram, dock ibland utvecklas teorier inledningsvis samt verifieras sedan experimentellt – en modell vid detta existerar Albert Einsteinsallmänna fysikens teori.

Fenomenologi

[redigera | redigera wikitext]

Ofta existerar detta svårt för att förklara en experimentellt studerat fenomen direkt ifrån dem maximalt elementär fysikaliska teorierna, då kunna ett fenomenologisk modell användas istället, vilket förmå förklara viktiga korrelationer mellan dem observerade egenskaperna till en fysikaliskt struktur.

Ofta innehåller enstaka sådan modell flera parametrar vilket eventuellt måste bestämmas experimentellt. en modell vid enstaka sådan teori existerar Einsteins teori på grund av den fotoelektriska effekten, såsom bygger vid för att ett elektron såsom frigörs ur ett metallyta utför en utträdesarbete, på grund av för att anlända ut ur metallen. nära denna period kunde utträdesarbetet ej beräknas teoretiskt utan endast bli mättad experimentellt.

en annat modell vid enstaka fenomenologisk teori existerar klassisk termodynamik likt reducerar komplexa struktur mot mätbara storheter liksom temperatur, tryck samt volym.

Centrala teorier

[redigera | redigera wikitext]

Eftersom fysiken inom princip ej begränsar sig inom fråga angående vilket den studera besitter detta uppstått ett mängd mer alternativt mindre separata delområden, ofta tillsammans delvis skilda betraktelsesätt samt terminologier.

Viktiga områden

[redigera | redigera wikitext]

Inom fysiken finns flera viktiga områden likt studera fenomen var numeriskt värde alternativt flera från ovanstående teorier existerar nödvändiga till för att ge enstaka fullständig foto från området.

• Optik existerar studiet från ljus samt hur detta kunna manipuleras tillsammans hjälp från bland annat linser.

Klassisk samt modern fysik

[redigera | redigera wikitext]

Efter för att kvantmekaniken ägde slagit igenom blev detta tydlig på grund av fysikersamfundet för att dem andra teorierna ej fanns giltiga vid atomära skalor.

vid bas från detta kallas varenda icke kvantiserade teorier till klassiska, inklusive dem båda relativitetsteorierna.

Här får du en smak av allt från hur saker rör sig till varför de gör det

ett klassisk teori existerar således ej per definition ifrån tiden före skapandet från kvantmekaniken. Klassiska teorier existerar inom allmänhet enklare för att jobba tillsammans med, samt detta pågår kvar ett viss undersökning inom klassisk fysik, mot modell kring kaotiska struktur. på grund av vissa bekymmer går detta för att undvika ett fullständig kvantmekanisk behandling, vilken existerar svår för att jobba tillsammans med, genom för att sammanföra klassisk fysik tillsammans med enstaka lätt form eller gestalt från kvantifiering.

sådana modeller kallas på grund av semiklassiska.

Eftersom relativitetsteorierna samt kvantmekaniken uppstod samtidigt inom start vid 1900-talet, samt då dem båda inom grunden bryter tillsammans med den äldre fysikens synsätt, används termen modern fysik till för att förklara fysik liksom bygger vid dem.

Den klassiska fysiken förmå ses vilket approximationer från dem moderna teorierna.

Den fås ifrån fysikens teori då ljushastigheten formellt går mot oändligheten samt ifrån kvantmekanik då Plancks konstant går mot noll.

Tillämpningar från fysik

[redigera | redigera wikitext]

Fysiken besitter ofta utvecklats tillsammans tillsammans med sina tillämpningar. Termodynamiken utvecklades mot modell ur sina ingenjörsmässiga tillämpningar, såsom ångmaskiner, samt äger ännu viktiga tekniska tillämpningar.

Dvs en samling av teorier som hjälper oss att förklara varför naturen beter sig som den gör

Elektronik baserar sig vid ellära, dock använder idag inom massiv utsträckning halvledarkomponenter vilka besitter utvecklats ur den kondenserade materiens fysik. Medicinsk fysik utvecklar fysikaliska metoder såsom röntgenstrålning samt radioaktivitet, på grund av för att nyttja dem på grund av diagnostik samt behandling inom medicinen. Meteorologin använder flödesdynamik på grund av för att förklara rörelser inom atmosfären.

Kemin utnyttjar bland annat kvantmekanik samt termodynamik inom området fysikalisk kemi.

Historia

[redigera | redigera wikitext]

Det teoretiska studiet från universum började såsom naturfilosofi. Aristoteles fanns tillsammans tillsammans bibeln länge dem stora auktoriteterna inom Europa samt ifrågasattes ej vid allvar förrän beneath renässansen då framförallt Galileo Galilei började tillämpa den vetenskapliga metoden likt ersatte auktoritetstro tillsammans experiment samt vidareutveckling från hypoteser^[5].

1687 kom sedan Isaac NewtonsPhilosophiæ Naturalis Principia Mathematica ut, vilken lade grunden till den klassiska mekaniken samt inom en stöt förklarade enstaka mängd fenomen. detta ägde ej insetts tidigare för att identisk kraft liksom får äpplet för att falla mot marken även ligger på baksidan planeternas rörelse. Insikten ifall chansen, samt strävan efter, för att förklara vitt skilda fenomen tillsammans endast en fåtal generella lagar liksom specifika fall sedan härledes ur äger sedan dess starkt präglat fysiken.^[5] Speciellt lyckad fanns James Clerk Maxwells beskrivning från elektromagnetismen inom Maxwells ekvationer.

inom slutet från 1800-hundratalet tycktes detta arbete inom stort sett artikel slutfört, samt detta enda vilket återstod fanns smärre specifikation såsom ultravioletta katastrofen, vilken drabbade teoretiska beskrivningar från svartkroppsstrålningen samt Brownsk rörelse. beneath slutet från 1800-talet började även kärnfysiken växa fram mot resultat från upptäckten från radioaktivitet, en fenomen etablerat från Marie Curie^[6].

1900 började den kvantfysikaliska revolutionen, då högsta Planck inom ett "desperat handling" införde för att energiutbytet mellan ett varm lekamen samt en elektromagnetiskt fält endast kunde ske inom struktur från kvantiserade energipaket. detta blev då möjligt för att formulera enstaka teori likt precis beskrev spektrumet till den elektromagnetiska strålning likt enstaka varm lekamen sänder ut, medan tidigare modeller ägde förutspått den utsända strålningen skulle bli oändligt kraftfull då våglängden gick mot noll, den således kallade ultravioletta katastrofen.

5 kalenderår senare, beneath sitt annus mirabilis, utvidgade Albert Einstein denna ett antagande eller en förklaring som föreslås för att förklara något mot för att yttra för att ljuset består från små energipaket, kvanta, på grund av för att förklara den fotoelektriska effekten. Dessutom förklarade han identisk tid den Brownska rörelsen, vilket blev atomteorins genombrott.

likt angående ej detta vore nog publicerade han dessutom den speciella relativitetsteorin.

Det handlar om fenomen som friktion, flyta och sjunka samt ljud

beneath 1920-talet utvecklades sedan den tidiga kvantfysiken mot ett fullständig teori på grund av mikrokosmos, kvantmekaniken, ur vilken atomernas struktur kunde beräknas, genom banbrytande arbeten från Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg samt Paul Dirac^[7]. 1918 publicerade Emmy Noether numeriskt värde eleganta teorem liksom kopplade samman symmetrier inom fysikaliska lagar tillsammans bevarade storheter^[8].

Detta ägde massiv innebörd till både kvantmekaniken samt relativitetsteorierna dock teoremen kom för att bli erkända såsom elementär matematiska beskrivningar från fysikaliska struktur ursprunglig vid slutet från 1900-talet^[9].

Under tidigt 1930-tal började den subatomära fysiken ta form eller gestalt då atomen ej längre sågs vilket den minsta, odelbara entiteten.

Flera mindre partiklar ägde upptäckts såsom elektronen, protonen samt neutronen vilka kom för att refereras mot likt elementarpartiklar^[6]. Även kvantiseringen från ljus liksom Planck samt Einstein ägde utvecklat sågs för tillfället likt ett elementarpartikel samt fick benämningen foton^[6]. Klyvning från atomkärnor studerades flitigt beneath slutet från 1930-talet samt benämndes såsom fission från Lise Meitner samt Otto Robert Frisch tid 1939^[10].

beneath andra världskriget skulle fler framsteg, alternativt inom detta fall möjligen snarare felsteg, inom kärnfysiken leda mot konstruktion från dem inledande atombomberna^[11]. beneath efterkrigstiden skedde detta sedan ett kraftfull tillväxt från elementarpartikelfysiken samt vid 1970-talet formulerades standardmodellen, enstaka teori liksom beskriver varenda fenomen inom elementarpartikelfysiken utom dem fenomen liksom uppstår vid bas från gravitation^[6].

ett betydande sektion från denna teori existerar Higgsmekanismen, likt beskriver hur partiklarna får massa. Den Higgsboson liksom förutsägs från denna mekanism observerades slutligen 2012 nära Large Hadron Collider.^[12]

Den allmänna relativitetsteorin besitter å andra sidan spelat ett mindre roll till fysikens tillväxt, samt äger inom inledande grabb varit betydelsefull inom astrofysiken, var den mot modell förutsade existensen från svarta hål^[13], samt kosmologin, var all big bang-modellen bygger vid enstaka svar från Einsteins fältekvationer.

Fysiken tjänar dock även mänskligheten vid betydligt konkretare sätt, bland annat genom utvecklandet från halvledarfysiken, liksom ligger mot bas till nödvändiga komponenter inom flera moderna apparater, likt mot modell datorer, samt fysikforskningen äger beneath dem senaste decennierna allt mer vänt sig mot tillämpningar, vilket även besitter avspeglats inom nobelprisen inom fysik beneath senare år^[14].

Fysikens framtida tillväxt samt föreslagna teorier

[redigera | redigera wikitext]

Fysikens teoretiska modeller från verkligheten besitter avlöst varandra. inom ljus pågår sökandet från enstaka modell vilket kunna summera samtliga fenomen inom universum - "teorin angående allt", var några från dem starkaste kandidaterna existerar M-teori, supersträngteori samt loopkvantgravitation.

Inom den kondenserade materiens fysik görs idag försök för att producera enstaka teori till högtemperatursupraledare, samt försöksmässig möda läggs bland annat vid för att förbättra spinntronik samt kvantdatorer.

Många astronomiska samt kosmologiska fenomen existerar ännu oförklarade, såsom mot modell detta faktum för att universum består från många mer ämne än antimateria samt vad mörk energi samt mörk ämne existerar på grund av något.

inom förlängningen finns denna plats även frågan hur universums expansion existerar kopplad mot tidens riktning^[15].

Inom den klassiska fysiken kvarstår dessutom stora teoretiska bekymmer tillsammans hur fenomen likt turbulens samt kaos skall behandlas.

Avfärdade teorier samt resultat

[redigera | redigera wikitext]

Genom fysikens saga besitter en flertal felaktiga teorier dykt upp.

då dessa sedan ej demonstrerat sig motsvara den observerade verkligheten, besitter ofta fysikens kunskaper utvecklats kraftigt. ett vetenskaplig teknik kunna ej ge bevis på grund av för att något existerar riktig alternativt fel, dock väl sålunda övertygande belägg inom någon riktning. Detta leder mot för att delar från modeller kunna utvecklas vidare samt för att även dem såsom flertalet avfärdar, sällan överges totalt.

• Steady state-teorin fanns ett modell vilket mot skillnad mot Big Bang-teorin sade för att universum ständigt funnits, samt för att detta därför ej utvecklas tillsammans tiden. Även ifall den mot slut visade sig ohållbar, ledde detta faktum för att Big Bang ägde en alternativ mot för att området utforskades snabbare samt bättre.
• Eter plats en medium, vilket man trodde för att ljus fortplantade sig inom.

  Detta motsades från Michelson–Morleys experiment, samt relativitetsteorin visade för att detta ej behövs någon eter.

Utbildning samt forskning

[redigera | redigera wikitext]

I landet existerar fysik en NO-ämne inom grundskolan, samt en karaktärsämne vid naturvetenskapsprogrammet samt teknikprogrammet. vid akademi samt högskola kunna man bland annat analysera fysik vid naturvetenskapliga schema samt civilingenjörsprogram, samt specialisera sig vid civilingenjörsutbildningarna inom ingenjörsmässig fysik samt mekanisk fysik samt elektroteknik alternativt vid kandidat- samt masterprogram inom fysik.

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Vidare läsning

[redigera | redigera wikitext]

Böcker ifall fysik

[redigera | redigera wikitext]

Källor

[redigera | redigera wikitext]