В чем главная задача физики

Главная задача физики. Какая главная заадача физики?

Изучение окружающего материального мира и применение полученных знаний на практике.

Если говорить научным языком: Основная цель физики-исследование различных физических явлений, происходящих в природе, открытие законов, устанавливающих связь между этими явлениями. Если простым человеческим: Изучение природы и использование ее в пользы человечества.

4 года прошло. Думаю, физическим «апогеем» будет КПВК. Это не официальная аббревиатура, однако в данном контексте она может значить только одно.

Долбня Н. НОВАЯ ФИЗИКА
Новая физика, разработанная проф. Долбней Н. В., позволяет выйти физике из тупика: она прозрачно научно обосновала основные процессы во Вселенной, в том числе рождение звезд, галактик и самой Вселенной. Раскрыты механизмы возбуждения центробежной и космологической гравитации (Суперсилы), рождения под их влиянием шести Пространств Вселенной (черных дыр: амеров, протонов, Зародыша Эфира, звездных черных дыр, Эфира и Космоса) и др. В общей сложности раскрыто более сорока тупиковых тайн Вселенной. Теперь, выйдя из тупика перед физиками стоят три реальных (не лживых) очень сложных вопросов:
1.Внутренняя сущность амеров, протонов и звездных черных дыр.
2.Структуры и взаимодействие амеров в Эфире.
3.Сущность и взаимодействие Разума Творца Вселенной (Ноль-Пространства) с амерами Эфира и веществом Космоса.
Решение этих вопросов значительно приблизит нас к Творцу Вселенной, а может и представится возможность быть ему более полезными.
Проф. Долбня Н. 12 08 2018 г.

Источник

Физика

Что такое физика?

Что включает в себя физика?

Физика является одной из старейших академических дисциплин, возможно, самой старой за счет включения астрономии в её разделы. На протяжении последних двух тысячелетий, физика была частью естественной философии наряду с химией, биологией и некоторыми разделами математики, но во время научной революции в 17-м веке, естественные науки возникли как уникальные и самостоятельные исследовательские программы. Физика пересекается со многими междисциплинарными областями исследований, такими как биофизика и квантовая химия, и границы физики жестко не определены. Новые идеи в физике часто обосновывают фундаментальный аппарат других наук, открывая новые направления исследований в таких областях, как математика и философия.

Организация Объединенных Наций провозгласила 2005 год Всемирным годом физики.

История физики

Древняя астрономия

Астрономия является старейшей из естественных наук. Все самые ранние цивилизации, начиная с более чем 3000 до н. э., такие как шумеры, древние египтяне и цивилизация долины Инда, имели предсказательную систему знаний и базовое понимание движений Солнца, Луны и звезд. Звезды и планеты часто были целью поклонения и верований в представляющих их богов. Хотя объяснения этих явлений зачастую не были научно обоснованными и были бездоказательными, эти ранние наблюдения заложили основу для более поздней астрономии.

Согласно Асгеру Аабоэ, истоки западной астрономии можно найти в Месопотамии, и все западные достижения в точных науках происходят от поздней вавилонской астрономии. Египетские астрономы оставили памятники, демонстрирующие их знания созвездий и движений небесных тел, в то время как греческий поэт Гомер писал о различных небесных объектах в своих «Илиаде» и «Одиссее». Древнегреческие астрономы дали созвездиям имена, которыми до сих пор называют большинство созвездий, видимых в северном полушарии.

Натурфилософия

Натурфилософия (естественная философия) зародилась в Греции во время архаичного периода (650 до н. э. – 480 до н. э.), когда досократические философы, такие как Фалес, отвергли ненатуралистические объяснения природных явлений и провозгласили, что каждое событие имеет естественную причину. Они предложили идеи проверенные рассуждениями и наблюдениями, и многие их гипотезы были подтверждены экспериментами. Например, атомизм был проверен и признан приблизительно через 2000 лет после того, как впервые был выдвинут в качестве идеи Левкиппом и его учеником Демокритом.

Физика в средневековом исламском мире

Исламская наука унаследовала Аристотелеву физику от греков и во время исламского Золотого века разработала её дальше, особенно делая акцент на наблюдения и априорные рассуждения, развивая ранние формы научных методов.

Семитомная Книга об оптике (Китаб аль-Маназир) оказывала огромное интеллектуальное влияние на различные дисциплины от теории визуального восприятия до природы перспективы в средневековом искусстве, как на Востоке, так и на Западе на протяжении более 600 лет. Многие поздние европейские ученые и коллегами полиматы, от Роберта Гроссетеста и Леонардо да Винчи до Рене Декарта, Кеплера и Исаака Ньютона, своими знаниями и открытиями были обязаны ему. Действительно, влияние оптики Ибн аль-Хайсама стоит в одном ряду с одноименной работой Ньютона, изданной на 700 лет позже.

Перевод Книги об оптике оказал огромное влияние на Европу. Позже, благодаря сведениям, почерпнутым из неё, европейские ученые смогли построить те же устройства, что и Ибн аль-Хайсам, и понять, работу света. По её описаниям были разработаны такие важные вещи, как очки, увеличительные стекла и телескопы.

Классическая физика

Физика стала отдельной наукой, когда европейцы раннего нового времени начали использовать экспериментальные и количественные методы и открыли то, что в настоящее время называется законами физики.

Основными научными разработками того периода стали: замена геоцентрической модели Солнечной системы гелиоцентрической моделью Коперника; законы движения небесных тел, установленные Иоганном Кеплером в период между 1609 и 1619 годами, новаторская работа в области телескопии и наблюдательной астрономии Галилео Галилея в XVI и XVII веках, открытие Исааком Ньютоном и унификация законов движения и всемирного тяготения, носящих его имя. Ньютон также разработал дифференциальное исчисление, которое предоставило новые математические методы для решения физических задач.

Открытие новых законов термодинамики, химии и электромагнетизма стали результатом больших исследовательских усилий, затраченных в ходе промышленной революции, вызванной возросшими энергетическими потребностями. Законы классической физики всё ещё очень широко используются для описания и изучения объектов в обычных масштабах и передвигающихся на нерелятивистских скоростях, так как они обеспечивают очень точное приближение в таких ситуациях, а теории, такие как квантовая механика и теория относительности имеют упрощенные классические эквиваленты для таких масштабов. Однако неточности в классической механике, возникшие при изучении микрообъектов и движений на очень высоких скоростях привели к развитию современной физики в XX веке.

Современная физика

Современная физика началась в начале XX века с работы Макса Планка по квантовой теории и создания теории относительности Альбертом Эйнштейном. Обе эти теории возникли из-за неточностей, возникших в классической механике в некоторых ситуациях. Классическая механика предполагала изменение значения скорости света и не могла объяснить её абсолютную постоянность, вытекающую из электромагнитных уравнений Максвелла. Это несоответствие было устранено Эйнштейном в специальной теории относительности, которая заменила классическую механику для быстро движущихся тел и учитывала постоянство скорости света. Излучение абсолютно черного тела представляло еще одну проблему для классической физики, которая была разрешена, когда Планк предположил, что возбуждение материальных осцилляторов возможно только дискретными действиями, пропорциональными их частоте. Это, наряду с фотоэлектрическим эффектом и полноценной теорией, предсказывающей дискретные уровни энергии электронных орбиталей, привело к созданию квантовой механики, применимой вместо классической физики при очень малых масштабах.

Первооткрывателями квантовой механики стали Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и Поль Дирак. Из этой ранней работы и работы в смежных областях была выведена Стандартная модель физики частиц. После обнаружения в ЦЕРНе в 2012 году частицы со свойствами, соответствующими бозону Хиггса, существование всех фундаментальных частиц, предсказанных стандартной моделью, было доказано, и никаких других, как представляется, не существует. Однако физика за пределами стандартной модели, с теориями, такими как теория суперсимметрии, является активной областью исследований. Для изучения этой области физики, главным образом, имеют большое значение такие разделы математики, как теория вероятностей и теория групп.

Философия физики

Во многом физика проистекает из древнегреческой философии. От первой попытки Фалеса охарактеризовать материю, до умозаключения Демокрита о сведении материи к неизменяемой форме, птолемеевской астрономии прозрачного небосвода и книги Аристотеля «Physica» (ранняя книга по физике, в которой сделана попытка проанализировать и определить движение с философской точки зрения), различные греческие философы выдвигали свои собственные теории природы. До конца XVIII века физика была известна под названием натурфилософия (естественная философия).

К XIX веку физика была выделена из философии и других наук в качестве отдельной дисциплины. Физика, как и остальные науки, опирается на научную философию и ее «научный метод» при достижении наших знаний о физическом мире. Научный метод использует априорные, а также апостериорные рассуждения и использует байесовский вывод для оценки обоснованности предоставляемой теории.

Развитие физики ответило на многие вопросы ранних философов, но также подняло новые вопросы. Изучение философских вопросов физики, философии физики, включает такие вопросы, как природа пространства и времени, детерминизм, метафизические взгляды, такие как эмпиризм, натурализм и реализм.

Многие физики писали о философском смысле своих работ. Например, Лаплас отстаивал причинно-следственный детерминизм, а Эрвин Шредингер писал о квантовой механике. Специалиста в области математической физики Роджера Пенроуза, Стивен Хокинг называет платоником, свой взгляд Пенроуз обсуждает в своей книге «Путь к реальности». Хокинг говорит о себе как об «убежденном редукционисте», вступая в спор со взглядами Пенроуза.

Что изучает физика?

Хотя физика охватывает широкий спектр разнообразных систем, некоторые физические теории используются всеми физиками. Каждая из этих теорий неоднократно экспериментально проверялась и считалась адекватной аппроксимацией природы. Например, теория классической механики точно описывает движение объектов, при условии, что они намного больше атомов и движутся с гораздо меньшей скоростью, чем скорость света. Эти теории продолжают оставаться предметом активных исследований. Теория хаоса, замечательный аспект классической механики был обнаружен в XX веке, через три столетия после первончальной формулировки классической механики Исааком Ньютоном (1642-1727).

Эти центральные теории являются важным инструментом для исследования более специализированных тем, и предполагается, что любой физик, независимо от его специализации, разбирается в них. Сюда относятся классическая механика, квантовая механика, термодинамика и статистическая механика, электродинамика и специальная теория относительности.

Основные теории классической физики

Основные теории современной физики

Разница между классической и современной физикой

Связь физики с другими науками

Роль математики в физике

Математика обеспечивает компактный и точный язык, используемый для описания порядка в природе. Это было отмечено и отстаивалось Пифагором, Платоном, Галилеем и Ньютоном.

Физика использует математику для организации и формулирования результатов эксперимента. Из этих результатов, точных или оценочных решений, количественных результатов, из которых новые прогнозы можно экспериментально подтвердить или опровергнуть. Результатами физических экспериментов являются количественные измерения. Технологии, основанные на математике, например, вычисления сделали вычислительную физику активной областью исследований.

Главная задача физики

Прикладная физика

Прикладная физика является общим термином для физических исследований, которые предназначены для конкретного использования. Учебная программа по прикладной физике обычно содержит несколько занятий по прикладной дисциплине, например, по геологии или электротехнике. Она обычно отличается от инженерии тем, что прикладной физик может не проектировать что-то конкретное, а использовать физику или проводить физические исследования с целью разработки новых технологий или решения задач.

Подход аналогичен подходу в прикладной математике. Специалисты по прикладной физике применяют физику в научных исследованиях. Например, люди, работающие с физикой ускорителей могут стремиться построить лучшие детекторы частиц для исследований в области теоретической физики.

Физика широко используется в инженерии. Например, статика, это раздел механики, используется в строительстве мостов и других статических сооружений. Понимание и использование акустики дает возможность управления звуком и улучшение концертных залов; аналогичным образом, использование оптики позволяет создавать лучшие оптические устройства. Понимание физики позволяет создавать более реалистичные авиасимуляторы, видеоигры и фильмы, и часто бывает критически важным в судебно-медицинских исследованиях.

При стандартном соглашении, что законы физики универсальны и не меняются со временем, физика может быть использована для изучения вещей, которые при обычном подходе погрязли бы в неопределенности. Например, при исследовании происхождения Земли, можно обоснованно моделировать массу, температуру и скорость вращения Земли, в зависимости от времени, что позволяет экстраполировать эти модели вперед или назад по времени, и таким образом прогнозировать будущие или предшествующие события. Она также позволяет производить моделирование в технике, которое резко ускоряет разработку новых технологий.

Но существует и значительная междисциплинарность в методах физики, поэтому многие другие важные области находятся под влиянием физики (например, области эконофизики и социофизики).

Тематика научных исследований

Физики используют научный метод для проверки обоснованности физической теории. Используя методический подход для сравнения последствий теории с выводами, сделанными из связанных с ней экспериментов и наблюдений, физики лучше могут проверить обоснованность теории логическим, беспристрастным и повторяемым образом. С этой целью проводятся эксперименты и проводятся наблюдения с целью определения обоснованности или недействительности теории.

Теория и эксперименты

Теоретики стремятся разработать математические модели, которые согласуются с существующими экспериментами и успешно предсказывают будущие результаты экспериментов, а экспериментаторы разрабатывают и проводят эксперименты для проверки теоретических прогнозов и изучения новых явлений. Хотя, теория и эксперимент разрабатываются отдельно, они сильно зависят друг от друга. Прогресс в физике часто возникает, когда экспериментаторы делают открытие, которое существующие теории не могут объяснить, или когда новые теории генерируют экспериментально проверяемые прогнозы, которые вдохновляют на новые эксперименты.

Физиков, работающих на взаимодействии теории и эксперимента, называют феноменологами, изучающими сложные явления, наблюдаемые в эксперименте, и работающими над их соотнесением с фундаментальной теорией.

Экспериментальная физика расширяется инженерией и технологиями. Физики-экспериментаторы, участвующие в фундаментальных исследованиях, проектируют и проводят эксперименты с оборудованием, таким как ускорители частиц и лазеры, тогда как те, кто участвует в прикладных исследованиях, часто работают в промышленности, разрабатывая такие технологии, как магнитно-резонансная томография (МРТ) и транзисторы. Фейнман отмечал, что экспериментаторы могут обращаться к областям, которые не достаточно хорошо исследованы теоретиками.

Основная цель физики

Физика охватывает широкий спектр явлений, от элементарных частиц (кварки, нейтрино и электронов) до крупнейших сверхскоплений галактик. В эти явления входят самые базовые объекты, составляющие все остальное. Поэтому, физику иногда называют «фундаментальной наукой». Физика направлена на описание различных явлений, происходящих в природе с точки зрения более простых явлений. Таким образом, физика стремится одновременно свести явления, наблюдаемые людьми к коренным причинам, и затем свести эти причины в одну.

Основные научные направления

Современные исследования в области физики в общих чертах можно разделить на физику элементарных частиц, физику конденсированных сред, атомную, молекулярную, оптическую, астрофизику и прикладную физику. Некоторые разделы физики также обеспечивают исследования в области физического образования и научного просвещения.

С XX века отдельные области физики становятся все более специализированными и сегодня большинство физиков работают в одной области на протяжении всей своей карьеры. «Универсалисты», такие как Альберт Эйнштейн (1879-1955) и Лев Ландау (1908-1968), которые работали в нескольких областях физики, сегодня являются очень редким явлением.

Основные разделы физики, наряду с их подразделами и теориями и концепциями, которые они используют, показаны в следующей таблице.

Физика элементарных частиц

В настоящее время взаимодействия элементарных частиц и полей описываются стандартной моделью. Модель учитывает 12 известных частиц материи (кварки и лептоны), которые взаимодействуют с помощью сильных, слабых и электромагнитных фундаментальных сил. Динамика описывается в терминах обмена частиц калибровочными бозонами (глюоны, W и Z-бозонов и фотоны, соответственно). Стандартная модель также предсказывает частицу, известную как бозон Хиггса. В июле 2012 года ЦЕРН, Европейской лаборатории физики элементарных частиц, объявил об обнаружении частицы, которая соответствует бозону Хиггса, которая является неотъемлемой частью механизма Хиггса.

Ядерная физика

Атомная, молекулярная и оптическая физика

Атомная физика изучает электронные оболочки атомов. Текущие исследования фокусируются на мероприятиях по квантовому управлению, охлаждению и улавливанию атомов и ионов, низкотемпературной динамике столкновений и влиянии электронной корреляции на структуру и динамику. На атомную физику оказывает влияние ядерные (см., например, сверхтонкое расщепление), но внутри-атомные явления, такие как ядерные и термоядерные реакции, которые принято считать частью физики высоких энергий.

Молекулярная физика фокусируется на многоатомных структурах и их внутренних и внешних взаимодействиях с материей и светом. Оптическая физика отличается от оптики тем, что фокусируется не на управлении классическими световыми полями посредством макроскопических объектов, а на фундаментальных свойствах оптических полей и их взаимодействии с веществом в микроскопической области.

Физика конденсированных сред

Физика конденсированных сред является разделом физики, который имеет дело с макроскопическими физическими свойствами вещества. В частности, это касается «конденсированных» фаз, которые появляются всякий раз, когда число частиц в системе чрезвычайно велико и взаимодействия между ними сильны.

Наиболее известные примеры конденсированных фаз представляют собой твердые вещества и жидкости, которые возникают из связывания посредством электромагнитной силы действующей между атомами. Более экзотические конденсированные фазы включают сверхтекучесть и конденсат Бозе-Эйнштейна, найденный в некоторых атомных системах при очень низкой температуре, сверхпроводящая фаза, демонстрируемая электронами проводимости в некоторых материалах, а также ферромагнитной и антиферромагнитной фазы спинов на атомных решетках.

Физика конденсированных сред является крупнейшей областью современной физики. Исторически сложилось так, что физика конденсированных сред выросла из физики твердого тела, которая в настоящее время считается одним из его главных подразделов. Термин «физика конденсированных сред», по—видимому, был придуман Филиппом Андерсоном, когда он переименовал свою исследовательскую группу, первоначально в 1967 году занимавшуюся теорией твердого тела. В 1978 году Отдел физики твердого тела Американского Физического Общества был переименован в Отдел физики конденсированных сред. Физика конденсированных сред очень плотно пересекается с химией, материаловедением, нанотехнологиями, машиностроением.

Астрофизика

Астрофизика и астрономия занимается применением теорий и методов физики к исследованию звездной структуры, звездной эволюции, происхождения Солнечной системы, а также связанных с ними проблем космологии. Поскольку астрофизика является широкой темой, астрофизики, как правило, используют множество физических дисциплин, в том числе механику, электромагнетизм, статистическую механику, термодинамику, квантовую механику, теорию относительности, физику ядра и частиц, а также атомную и молекулярную физику.

Физическая космология изучает формирование и эволюцию Вселенной в ее наибольших масштабах. Теория относительности Альберта Эйнштейна играет центральную роль во всех современных космологических теориях. В начале XX века, открытие Хабблом расширения Вселенной, как показано на диаграмме Хаббла, вызвало конкурирующие объяснения, известные как теория устойчивого состояния Вселенной и теория Большого Взрыва.

Теория Большого взрыва была подтверждена успехом нуклеосинтеза Большого Взрыва и открытие космического микроволнового фона в 1964 году. Модель Большого Взрыва основывается на двух теоретических принципах: общей теории относительности Альберта Эйнштейна и космологического принципа. Космологи недавно создали Лямбда-СиДиЭм модель эволюции Вселенной, которая включает в себя космическую инфляцию, темную энергию и темную материю.

Ожидается, что в течение предстоящего десятилетия из новых данных космического телескопа Ферми Гамма-Рэй появятся многочисленные возможности и открытия, которые позволят значительно пересмотреть или прояснить существующие модели Вселенной. В частности, потенциал для огромного открытия вокруг темной материи возможен в течение следующих нескольких лет. Ферми будет искать доказательства того, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц, дополняющих аналогичные эксперименты с Большим адронным коллайдером и другими подземными детекторами.

Спутник IBEX (Исследователь межзвёздных границ) уже делает новые астрофизические открытия: «Никто не знает, что создаёт ленту ЕНА (энергетически нейтральных атомов)» вдоль ударной волны солнечного ветра, «но все согласны с тем, что это означает, что картинка гелиосферы из учебника, на которой обволакивающий карман Солнечной системы заполненный заряженными частицами солнечного ветра пропахивает сквозь наступающий «галактический ветер» межзвездной среды в форме кометы, не соответствует действительности.

Исследования в области физики

Исследования в области физики постоянно прогрессируют на большом количестве фронтов.

В физике конденсированных сред, важной нерешенной теоретической проблемой является высокотемпературная сверхпроводимость. Многие эксперименты с конденсированными средами проводятся с целью, изготовить работоспособные спинтроники и квантовые компьютеры.

Многие астрономические и космологические явления до сих пор не удовлетворительно объяснены, в том числе существование космических лучей сверхвысоких энергий, барионная асимметрия, ускорение Вселенной и аномальные скорости вращения галактик.

Несмотря на значительный прогресс в области высоких энергий, квантовой и астрономической физики, многие повседневные явления, связанные со сложностью, хаосом или турбулентностью, по-прежнему плохо понимаются. Сложные задачи, которые, кажется, могли бы быть решены умным применением динамики и механики, остаются нерешенными; примеры включают образование песчаных куч, узлов в струящейся воде, форма капель воды, механизмы катастроф поверхностного натяжения и самосортировка во встряхиваемых гетерогенных коллекциях.

Эти сложные явления получили растущее внимание с 1970-х годов по нескольким причинам, в том числе и из-за наличия современных математических методов и вычислительной техники, что позволило моделировать сложные системы по-новому. Комплексная физика стала частью в большей степени междисциплинарных исследований, о чем свидетельствуют исследования турбулентности в аэродинамике и наблюдения за формированием структур в биологических системах. В 1932 году на ежегодном обзоре механики жидкости, Гораций Лэмб заявил:

Источник