Фізіка

Комплексная навука • Прыродазнаўства
Фізіка Φυσική
Прадмет вывучэння	Матэрыя (у выглядзе рэчыва і палёў) і найбольш агульныя формы яе руху, а таксама фундаментальныя узаемадзеянні прыроды, што кіруюць рухам матэрыі.
Перыяд зараджэння	— XVI стагоддзе

Фізіка — навука аб уласцівасцях, формах і будове матэрыі (рэчыва і поля), найбольш агульных законах яе руху і пераўтварэнняў. Слова паходзіць ад грэчаскага «фюсіс» (φύσις — прырода) і было ўведзена Арыстоцелем як назва аднаго з яго трактатаў.

Уводзіны

Фізіка — галіна навукі, якая вывучае прыроду ў самым агульным сэнсе. Яна вывучае рэчыва і энергію, а таксама фундаментальныя ўзаемадзеянні прыроды, кіруючыя рухам матэрыі.

Некаторыя заканамернасці з’яўляюцца агульнымі для ўсіх матэрыяльных сістэм, напрыклад, захаванне энергіі, — такія ўласцівасці называюць фізічнымі законамі. Фізіку часам называюць «фундаментальнай навукай», бо іншыя прыродазнаўчыя навукі апісваюць толькі некаторы клас матэрыяльных сістэм, якія падпарадкоўваюцца законам фізікі.

Фізіка цесна звязана з матэматыкай: па сутнасці, для фізікі матэматыка з’яўляецца нечым падобным да мовы, з дапамогай якой фармулююцца фізічныя законы. Фізічныя тэорыі амаль заўсёды запісваюцца ў выглядзе матэматычных выразаў, прычым, у параўнанні з большасцю іншых навук, у фізіцы выкарыстоўваюцца больш складаныя і абстрактныя матэматычныя паняцці. І наадварот, развіццё многіх абласцей матэматыкі стымулявалася патрэбамі фізічных тэорый.

Паняцці і законы фізікі ляжаць у аснове ўсіх прыродазнаўчых навук (хіміі, біялогіі, навукі аб Зямлі, астраноміі). Адкрыццё фізічных законаў ажыццяўляецца на аснове фактаў, устаноўленых доследным шляхам. Самі фізічныя законы фармулююцца ў выглядзе колькасных суадносін паміж фізічнымі велічынямі. Асаблівае значэнне ў фізіцы маюць законы захавання, якія звязаны з прынцыпамі сіметрыі прасторы і часу.

Гісторыя

Асноўны артыкул: Гісторыя фізікі

Старажытнасць

Са старажытных часоў людзі спрабавалі зразумець паводзіны і ўласцівасці матэрыі: чаму прадметы падаюць на зямлю, калі́ яны губляюць сваю крэпасць, чаму розныя матэрыялы маюць розныя ўласцівасці, і падобнае. Таямніцаю была і прырода Сусвету, сама форма Зямлі, паводзіны і рух Сонца і Месяца. Розныя тэорыі спрабавалі растлумачыць гэтыя з’явы, аднак большасць з іх не былі пацверджана эксперыментальна. Аднак былі людзі, якія прапаноўвалі гіпотэзы і знаходзілі доказы для іх, і пасля, у будучыні, гэтыя законы сталі асновай фізікі.

Паводле Арыстоцеля, фізіка ў аснове сваёй абстрактная. Першасныя якасці матэрыі — дзве пары процілегласцей: «цёплае — халоднае» і «сухое — вільготнае». Злучэнню «халоднага з сухім» адпавядае зямля, «цёплага з вільготным» — паветра, «цёплага з сухім» — агонь. Вядомы даследаванні Арыстоцеля ў механіцы, акустыцы, оптыцы. Знакаміта яго праца «Метафізіка», з якой пачынаецца эра развіцця старажытнай фізічнай і механічнай навук.

Шмат адкрыццяў і вынаходак у матэматыцы, фізіцы і астраноміі належаць Архімеду. У прыватнасці, Архімед пабудаваў машыну для арашэння палёў, вінт, рычаг, блок, ваенныя кідальныя машыны. Заклаў асновы гідрастатыкі (аднаго з раздзелаў механікі). Адкрыў закон дзеяння вадкасці і газу на пагружанае ў іх цела (закон Архімеда).

Адным з заснавальнікаў сучасных ідэй аб атамна-малекулярнай будове рэчываў фізічных цел з’яўляецца старажытны філосаф-матэрыяліст Дэмакрыт. Паводле яго ідэй (якія маюць назву атамістыкі), усе целы, якія існуюць у навакольнай прасторы, складаюцца з дробных непадзельных часціц — атамаў.

XVI—XVII стагоддзі

Навука пашыралася, набывала моцную матэматычную і тэарэтычную аснову. Прапанаваліся розныя тэорыі, адкрываліся фундаментальныя законы. Пачала складвацца механічная карціна свету, фундамент якой стварылі такія знакамітыя вучоныя-фізікі, як Галілеа Галілей (1564—1642) і Ісаак Ньютан (1643—1727). Таму менавіта ў іх гонар класічная механіка часта называецца механікай Галілея — Ньютана. Але разам з імі асновы класічнай фізікі закладвалі такія выдатныя вучоныя, як Блез Паскаль (1623—1662), Эванджэліста Тарычэлі (1608—1647), ^[ru] (1620—1684), Роберт Бойль (1627—1691), Роберт Гук (1635—1703), Хрысціян Гюйгенс (1629—1695) і іншыя.

Iтальянскі фізік і астраном Галілеа Галілей даказаў пастаянства паскарэння свабоднага падзення, першым устанавіў заканамернасці руху па інерцыі (што стала асновай для закона інерцыі Ньютана). У 1609 годзе пабудаваў першую (тэлескоп). Вынайшаў ^[ru] (правобраз тэрмометра), сканструяваў гідрастатычныя вагі, распрацоўваў геліяцэнтрычную сістэму светабудовы Каперніка. Ад Галілея бярэ пачатак фізіка як навука.

У 1643 годзе італьянскі фізік і матэматык Эванджэліста Тарычэлі адкрыў існаванне атмасфернага ціску. Вынайшаў . Сфармуляваў закон выцякання вадкасці праз адтуліны сасуда і вывеў формулу скорасці выцякання (формула Тарычэлі).

У 1653 годзе французскі матэматык, фізік і філосаф Блез Паскаль адкрыў асноўны закон гідрастатыкі (закон Паскаля). Сваімі працамі пацвердзіў існаванне атмасфернага ціску і яго залежнасць ад вышыні. Таксама даказаў, што паветра мае вагу.

У 1676 годзе знакаміты англійскі вучоны-фізік і матэматык Роберт Гук сфармуляваў закон залежнасці модуля сілы пругкасці ад абсалютнай дэфармацыі цела пры пругкіх дэфармацыях (закон Гука) у сваёй анаграмме «Ut tension sic vis» («Як напружанне, так сіла»).

У сваёй знакамітай фундаментальнай працы па фізіцы «Матэматычныя асновы натуральнай філасофіі» (1687) вялікі англійскі вучоны, фізік, матэматык і астраном Ісаак Ньютан сфармуляваў адкрытыя ім закон сусветнага прыцягнення і асноўныя законы механікі (першы, другі і трэці законы Ньютана, або закон інэрцыі, асноўны закон дынамікі і закон дзеяння і супрацьдзеяння адпаведна). Шмат работ Ньютан прысвяціў вывучэнню трэння, стварыў фізічную карціну свету, шмат адкрыццяў зрабіў у оптыцы.

XVIII—XIX стагоддзі

18 стагоддзе было багатае на значныя адкрыцці ў тэрмадынаміцы. У 1733 г. Данііл Бернулі, з дапамогай статыстычных метадаў класічнай механікі, атрымаў шэраг вынікаў у , тым самым даўшы пачатак развіццю статыстычнай механікі.

У сярэдзіне XIX стагоддзя Уільям Томпсан (лорд Кельвін) і Рудольф Клаўзіус залажылі асновы тэрмадынамікі. У 1847 г. Юліус Маер і Джэймс Джоўль сфармулявалі агульны закон захавання энергіі.

Электрычнасць і магнетызм былі вывучаны Фарадэем, Омам, і іншымі навукоўцамі. У 1855 г. Максвел аб’яднаў гэтыя дзве з’явы ў адзінай тэорыі электрамагнетызму, апісаўшы іх ураўненнямі. З гэтае тэорыі вынікала, што святло ўяўляе сабою электрамагнітныя хвалі.

У 1895 г. Рэнтген адкрыў Х-выпраменьванне — электрамагнітнае выпраменьванне з вельмі высокаю частатою, што падштурхнула да вывучэння радыеактыўнасці, якая была адкрыта ў 1896 г. Анры Бекерэлем і вывучана П’ерам і Марыяй Кюры, а таксама іншымі даследчыкамі. Гэта заклала асновы новай вобласці — ядзернай фізікі.

У 1897 г. Джозеф Томсан адкрыў электрон, адзін з асноўных носьбітаў зараду. У 1904 г. прапанаваў першую мадэль атама. (Існаванне атамаў было прадказана Джонам Дальтанам у 1808 г.).

XX—XXI стагоддзі

У 1905 г. Альберт Эйнштэйн сфармуляваў асноўныя палажэнні тэорыі адноснасці і стварыў новую . Ён быў адным з вучоных, што стаялі ля вытокаў квантавай фізікі.

У 1911 г. Эрнэст Рэзерфорд правёў шэраг эксперыментаў з рассейваннем альфа-часціц і даказаў існаванне кампактнага дадатна зараджанага ядра атама. Нейтральна зараджаныя часціцы — нейтроны, былі выяўлены Джэймсам Чэдвікам у 1932 г.

У пачатку XX ст. Планк, Эйнштэйн, Бор і іншыя растлумачылі выяўленыя ў эксперыментах анамаліі (якія, як высветлілася, былі праявамі квантавай прыроды матэрыі), а затым прадставілі канцэпцыю дыскрэтных энергетычных узроўняў. У 1925 г. Гейзенберг і Шродзінгер сфармулявалі асноўныя палажэнні квантавае механікі, якая ўключала набытыя раней веды пра квантавы свет і тлумачыла вынікі многіх эксперыментаў. У квантавай механіцы фізічныя вымярэнні маюць імавернасны характар.

У рамках квантавай механікі былі распрацаваны тэарэтычныя метады для вывучэння ўласцівасцей цвёрдых цел і вадкасцей, у тым ліку такіх з’яў, як , праводнасць, звышправоднасць і звышцякучасць. Сярод першапраходцаў у гэтай вобласці фізікі вылучаюць Блоха, які здолеў растлумачыць паводзіны электронаў у крышталічных структурах.

Падчас Другой Сусветнай вайны, усе ваюючыя бакі праводзілі інтэнсіўныя даследаванні ў галіне ядзернай фізікі, жадаючы зрабіць атамную бомбу. Намаганні немцаў не ўвянчаліся поспехам, але Манхэтэнскі праект дасягнуў мэты. У Амерыцы ў 1942 г. каманда на чале з Фермі дасягнула першай штучнай ланцуговай ядзернай рэакцыі, а ў 1945 г. першы ядзерны выбух прагрымеў у Нью-Мексіка.

У сярэдзіне XX ст. было апісана электрамагнітнае ўзаемадзеянне. Квантавая тэорыя поля паслужыла асновай для сучаснай тэорыі часціц, якая займаецца вывучэннем фундаментальных сіл прыроды і элементарных часціц. У трэцяй чвэрці 20 ст. Янг і паспяхова апісалі ўсе вядомыя на дадзены момант часціцы.

Галіны фізікі

Касманаўт і Зямля — абодва знаходзяцца ў свабодным падзенні

• класічная механіка
• малекулярная фізіка і тэрмадынаміка
• электрастатыка, электрадынаміка і фізіка электрамагнітных з’яў
• фізіка электрамагнітных хваль і оптыка
• рэлятывісцкая фізіка
• квантавая фізіка
• атамная і ядзерная фізіка

Гл. таксама

• Фізіка ў Беларусі
• Фундаментальныя фізічныя пастаянныя

Зноскі

1. Физика: учеб. для 7-го кл. учреждений общ. сред. образования с рус. яз. обучения / Л. А. Исаченкова, Ю. Д. Лещинский; под ред. Л. А. Исаченковой. — 2-е изд., пересмотр. — Минск: Нар. асвета, 2013. — 183 с.: ил.
2. Физика: учеб. пособие для 10-го кл. общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В. В. Жилко, А. В. Лавриненко, Л. Г. Маркович. — Минск: Нар. асвета, 2001. — 319 с.: ил.

Спасылкі

• Неафіцыйная старонка фізфака БДУ Архівавана 4 сакавіка 2016.
• Альтэрнатыўная энергетыка. Погляд з Беларусі Архівавана 15 снежня 2009.