Google Translate

פיזיקה (מיוונית עתיקה: φυσική (ἐπιστήμη), הרומנית: physikḗ (epistḗmē), מואר. 'ידיעת הטבע', מ- φύσις phýsis 'טבע') [1] [2] [3] הוא מדע הטבע שחוקר חומר, [א] תנועתו והתנהגותו דרך המרחב והזמן, והישויות הקשורות לאנרגיה וכוח. [5] הפיזיקה היא אחת הדיסציפלינות המדעיות הבסיסיות ביותר, ומטרתה העיקרית היא להבין כיצד היקום מתנהג. [B] [6] [7] [8]

הפיזיקה היא אחת הדיסציפלינות האקדמיות העתיקות ביותר ובאמצעות הכללתה של אסטרונומיה, אולי העתיקה ביותר. [9] במהלך חלק גדול משתי אלפי השנים האחרונות, פיזיקה, כימיה, ביולוגיה, וענפים מסוימים במתמטיקה היו חלק מפילוסופיית הטבע, אך במהלך המהפכה המדעית במאה ה -17 מדעי הטבע הללו הופיעו כמאמצים מחקריים ייחודיים בפני עצמם. [C ] הפיזיקה מצטלבת עם תחומי מחקר רבים בין תחומיים, כמו ביופיסיקה וכימיה קוונטית, וגבולות הפיזיקה אינם מוגדרים בצורה נוקשה. רעיונות חדשים בפיזיקה מסבירים לעתים קרובות את המנגנונים הבסיסיים שנלמדו על ידי מדעים אחרים [6] ומציעים דרכי מחקר חדשות בתחומים אקדמיים כמו מתמטיקה ופילוסופיה.

ההתקדמות בפיזיקה לרוב מאפשרת התקדמות בטכנולוגיות חדשות. לדוגמה, ההתקדמות בהבנת האלקטרומגנטיות, פיזיקה של מצב מוצק ופיזיקה גרעינית הובילו ישירות להתפתחות של מוצרים חדשים שהפכו באופן דרמטי את החברה המודרנית, כמו טלוויזיה, מחשבים, מכשירי חשמל ביתיים וכלי נשק גרעיניים. [6 ההתקדמות בתרמודינמיקה הובילה להתפתחות התיעוש; וההתקדמות במכניקה עוררה השראה בפיתוח חשבון. הפיזיקה הקלאסית כוללת את הענפים והנושאים המסורתיים שהיו מוכרים ומפותחים היטב לפני תחילת המאה העשרים - מכניקה קלאסית, אקוסטיקה, אופטיקה, תרמודינמיקה ואלקטרומגנטיות. מכניקה קלאסית עוסקת בגופים המופעלים על ידי כוחות וגופים בתנועה ועשויים להיות מחולקים לסטטיסטיקות (עיון בכוחות על גוף או גופים שאינם נתונים לתאוצה), קינמטיקה (לימוד תנועה מבלי להתחשב בסיבותיה), וכן דינמיקה (חקר התנועה והכוחות המשפיעים עליה); מכניקה עשויה להיות מחולקת גם למכניקה מוצקה ולמכניקת נוזלים (המכונה גם מכניקת רצף), האחרונים כוללים ענפים כמו הידרוסטטיקה, הידרודינמיקה, אווירודינמיקה ופנאומטיקה. אקוסטיקה היא המחקר כיצד מפיקים, נשלטים, מועברים ומקבלים צליל. [44] ענפים אקוסטיים מודרניים חשובים כוללים אולטרה-סאונד, חקר גלי קול בתדירות גבוהה מאוד מעבר לטווח השמיעה האנושית; ביואקוסטיקה, פיזיקה של שיחות ושמיעה של בעלי חיים, [45] ואלקטרו-אקוסטיקה, מניפולציה של גלי קול נשמעים באמצעות אלקטרוניקה. [46] אופטיקה, חקר האור, עוסקת לא רק באור נראה, אלא גם בקרינה אינפרא אדום ואולטרה סגול, המציגים את כל תופעות האור הנראה למעט נראות, למשל השתקפות, שבירה, הפרעה, דיפרקציה, פיזור וקיטוב של אור. . חום הוא סוג של אנרגיה, האנרגיה הפנימית שיש בידי החלקיקים מהם מורכב חומר; התרמודינמיקה עוסקת בקשרים שבין חום לצורות אנרגיה אחרות. חשמל ומגנטיות נחקרו כענף יחיד בפיזיקה מאז שהתגלה הקשר האינטימי ביניהם בראשית המאה ה -19; זרם חשמלי מוליד שדה מגנטי, ושדה מגנטי משתנה גורם לזרם חשמלי. אלקטרוסטטיקה עוסקת במטענים חשמליים במנוחה, אלקטרודינמיקה עם מטענים נעים, ומגנטוסטטיקה עם מוטות מגנטיים במנוחה. הפיזיקה הקלאסית עוסקת בדרך כלל בחומר ובאנרגיה בסדר גודל של התבוננות, בעוד שחלק גדול מהפיזיקה המודרנית עוסקת בהתנהגות של חומר ואנרגיה בתנאים קיצוניים או בקנה מידה גדול מאוד או קטן מאוד. לדוגמא, מחקרי פיזיקה אטומית וגרעינית חשובים בסדר גודל הקטן ביותר בו ניתן לזהות יסודות כימיים. הפיזיקה של חלקיקים יסודיים הינה בקנה מידה קטן עוד יותר מכיוון שהיא עוסקת ביחידות החומר הבסיסיות ביותר; ענף זה של הפיזיקה ידוע גם כפיזיקה באנרגיה גבוהה בגלל האנרגיות הגבוהות ביותר הנחוצות לייצור סוגים רבים של חלקיקים במאיצי החלקיקים. בסולם זה, רעיונות רגילים, קהילתיים של מרחב, זמן, חומר ואנרגיה אינם תקפים עוד. [47] שתי התיאוריות העיקריות של הפיזיקה המודרנית מציגות תמונה שונה של מושגי המרחב, הזמן והחומר מזו שהציגה הפיזיקה הקלאסית. מכניקה קלאסית מקרבת את הטבע כרצף, בעוד שתורת הקוונטים עוסקת באופי הדיסקרטי של תופעות רבות ברמה האטומית והתת-אטומית ובהיבטים המשלימים של חלקיקים וגלים בתיאור תופעות כאלה. תורת היחסות עוסקת בתיאור התופעות המתרחשות במסגרת התייחסות הנמצאת בתנועה ביחס לצופה; תורת היחסות המיוחדת עוסקת בתנועה בהיעדר שדות כבידה ותיאוריית היחסות הכללית עם תנועה וקשורה עם כוח הכבידה. גם תורת הקוונטים וגם תורת היחסות מוצאים יישומים בכל תחומי הפיזיקה המודרנית. [48] תיאורטיקנים מבקשים לפתח מודלים מתמטיים אשר שניהם מסכימים עם הניסויים הקיימים ומנבאים בהצלחה תוצאות ניסוי עתידיות, ואילו הניסויים מומחים ומבצעים ניסויים כדי לבחון תחזיות תיאורטיות ולחקור תופעות חדשות. למרות התיאוריה והניסוי מפותחים בנפרד, הם משפיעים מאוד זה על זה ותלויים זה בזה. ההתקדמות בפיזיקה מתרחשת לעיתים קרובות כאשר תוצאות הניסוי מתריסות עם ההסבר על פי תיאוריות קיימות, ומעוררות התמקדות אינטנסיבית במודלים רלוונטיים, וכאשר תיאוריות חדשות מייצרות תחזיות ניתנות לבחינה, אשר מעוררות השראה בפיתוח ניסויים חדשים (ולעיתים קרובות ציוד קשור, ואולי חבל על ידי כמה פיזיקאים יישומים כדי לעזור לבנות אותו). [57] פיסיקאים שעובדים במשחק הגומלין של תיאוריה וניסוי נקראים פנומנולוגים, החוקרים תופעות מורכבות שנצפו בניסוי ועובדים לקשר אותם לתיאוריה יסודית. [58] הפיזיקה התיאורטית לקחה השראה מהפילוסופיה באופן היסטורי; האלקטרומגנטיות אוחדה באופן זה. [ו] מעבר ליקום הידוע, תחום הפיזיקה התיאורטית עוסק גם בסוגיות היפותטיות, [g] כמו יקומים מקבילים, רב-מימדים וממדים גבוהים יותר. תיאורטיקנים קוראים רעיונות אלה בתקווה לפתור בעיות מסוימות עם התיאוריות הקיימות. לאחר מכן הם בוחנים את ההשלכות של רעיונות אלה ועובדים להשגת תחזיות שניתנות לבדיקה. פיזיקה ניסיונית מתרחבת ומורחבת על ידי הנדסה וטכנולוגיה. פיסיקאים ניסויים העוסקים בתכנון מחקרי בסיסי ומבצעים ניסויים עם ציוד כמו מאיצי חלקיקים ולייזרים, ואילו אלה המעורבים במחקר יישומי עובדים לרוב בתעשייה בפיתוח טכנולוגיות כמו הדמיית תהודה מגנטית (MRI) וטרנזיסטורים. פיינמן ציין כי אנשי ניסוי עשויים לחפש אזורים שלא נחקרו היטב על ידי תיאורטיקנים. [59] הפיזיקה מכסה מגוון רחב של תופעות, החל מחלקיקים אלמנטריים (כמו קווארקים, נייטרינים ואלקטרונים) וכלה בסביבות הגלקסיות העל הגדולות ביותר. בתופעות אלה נכללים האובייקטים הבסיסיים ביותר המרכיבים את כל שאר הדברים. לכן הפיזיקה מכונה לפעמים "מדע היסוד". [54] הפיזיקה שמה לה למטרה לתאר את התופעות השונות המתרחשות בטבע מבחינת תופעות פשוטות יותר. לפיכך, הפיזיקה שמה לה למטרה הן לחבר את הדברים הניתנים לצפייה בבני אדם לסיבות שורשיות, ואז לחבר בין הגורמים הללו יחד. לדוגמה, הסינים העתיקים הבחינו כי סלעים מסוימים (אבן אבן ומגנטיט) נמשכים זה לזה על ידי כוח בלתי נראה. השפעה זו נקראה לימים מגנטיות, שנחקרה לראשונה בקפדנות במאה ה -17. אך עוד לפני שגילו הסינים מגנטיות, היוונים הקדמונים ידעו על חפצים אחרים כמו ענבר, שכאשר ישופשף בפרווה יגרום משיכה בלתי נראית דומה בין השניים. [60] זה נחקר לראשונה בקפדנות גם במאה ה -17 והיה נקרא חשמל. לפיכך, הפיזיקה הבינה שתי תצפיות על הטבע מבחינת גורם שורש כלשהו (חשמל ומגנטיות). עם זאת, עבודות נוספות במאה ה -19 גילו ששני כוחות אלה היו רק שני היבטים שונים של כוח אחד - אלקטרומגנטיות. תהליך זה של "איחוד" כוחות נמשך גם היום, והאלקטרומגנטיות והכוח הגרעיני החלש נחשבים כיום לשני היבטים של יחסי הגומלין האלקטרוניים. הפיזיקה מקווה למצוא סיבה אולטימטיבית (תיאוריה של הכל) מדוע הטבע הוא כפי שהוא (ראה פרק למחקר הנוכחי למטה למידע נוסף). [61] תחומי מחק ניתן לחלק את המחקר העכשווי בפיזיקה בפיזיקה גרעינית וחלקיקית; פיזיקה של חומר מעובה; פיזיקה אטומית, מולקולרית ואופטית; אסטרופיזיקה; ופיזיקה יישומית. חלק מהמחלקות לפיזיקה תומכות גם במחקרי חינוך לפיזיקה והגעה לפיזיקה. [62] מאז המאה ה -20, תחומי הפיזיקה האישיים התמכרו יותר ויותר, וכיום רוב הפיזיקאים עובדים בתחום אחד לכל הקריירה שלהם. "אוניברסליסטים" כמו אלברט איינשטיין (1879–1955) ולב לנדאו (1908–1968), שעבדו בתחומי פיזיקה מרובים, הם כיום נדירים ביותר. [ח] השדות העיקריים של הפיזיקה, יחד עם שדות המשנה שלהם והתיאוריות והמושגים שהם מציגים, מוצגים בטבלה הבאה.