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 arbetsuppgift såsom existerar hämtad plats. (2013-04) Hjälp gärna mot tillsammans för att redigera artikeln, alternativt diskutera saken vid diskussionssidan.

Fysik (från grekiskans φυσικός, physikos vilket besitter betydelsen "naturlig" alternativt ifrån latinetsphysica liksom 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 liksom vetenskaplig disciplin angående olika former från energi samt omvandlingar mellan dessa energiformer.

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

Fysiker studera dessa bekymmer vid samtliga 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 vilket atom- samt molekylfysik, kondenserade materiens fysik samt rymd- samt astrofysik.

På ett 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 existerar läran ifall hur naturen fungerar.

Fysik samt andra vetenskaper

[redigera | redigera wikitext]

Fysikens utfall används inom samtliga fält inom naturvetenskapen eftersom den beskriver dem primär lagarna på grund av naturen, naturlagarna, mot modell lagen angående energins bevarande.^[3] Fysiken förmå ses likt den maximalt fundamentala vetenskapen, eftersom samtliga andra naturvetenskaper, exempelvis kemi, biologi samt geovetenskap, behandlar struktur liksom lyder beneath fysikens lagar.

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

Praktiskt taget varenda fysikaliska lagar formuleras inom struktur från matematiska ekvationer.

Matematiken blir detta tungomål såsom används på grund av 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 likt ej behöver äga någon koppling mot naturen.

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

Ett flertal ingenjörsvetenskaper besitter utvecklats ur fysiken, mot modell elektroteknik liksom äger sitt ursprung inom studierna från elektromagnetismen beneath 1800-talet, statik, ett 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, såsom bygger vid för att hypoteser ställs upp till för att förklara en fenomen. Dessa hypoteser används sedan till för att utföra förutsägelser angående 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 liksom strängteori existerar idag snarast en mellanting mellan fysik samt matematik. Fysiker måste dessutom – beroende vid sektor – äga god uppfattning angående statistik, dels på grund av för att analysera effekt ifrån experiment, dock även på grund av 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 ett fysikalisk betydelse – mot modell massa alternativt längd – ej utan vidare låter sig utbytas mot enstaka annan; ett fras liksom "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 med 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 äger massan 5 enhet för massa således existerar den enstaka halv meter utdragen.

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

Teori samt experiment

[redigera | redigera wikitext]

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

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

Experimentalisterna å andra sidan utvecklar experiment likt är kapabel testa teoretikernas förutsägelser alternativt leda mot upptäckten från nya fenomen. Framsteg inom fysiken sker oftast då experimentalister får fram effekt såsom befintliga teorier ej är kapabel förklara, vilket utför för att nya teorier måste tas fram, dock ibland utvecklas teorier ursprunglig 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 kunna förklara viktiga korrelationer mellan dem observerade egenskaperna till en fysikaliskt struktur.

Ofta innehåller ett sådan modell flera parametrar vilket eventuellt måste bestämmas experimentellt. en modell vid ett sådan teori existerar Einsteins teori till den fotoelektriska effekten, vilket bygger vid för att ett elektron såsom frigörs ur enstaka metallyta utför en utträdesarbete, till för att anlända ut ur metallen.

nära denna tidsperiod kunde utträdesarbetet ej beräknas teoretiskt utan endast bli mättad experimentellt. en annat modell vid ett fenomenologisk teori existerar klassisk termodynamik likt reducerar komplexa struktur mot mätbara storheter likt temperatur, tryck samt volym.

Centrala teorier

[redigera | redigera wikitext]

Eftersom fysiken inom princip ej begränsar sig inom fråga ifall vad 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 såsom 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 är kapabel manipuleras tillsammans med 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 samtliga icke kvantiserade teorier till klassiska, inklusive dem båda relativitetsteorierna. enstaka klassisk teori existerar således ej per definition ifrån tiden före skapandet från kvantmekaniken. Klassiska teorier existerar inom allmänhet enklare för att jobba tillsammans, samt detta pågår ännu enstaka viss undersökning inom klassisk fysik, mot modell kring kaotiska struktur.

till vissa bekymmer går detta för att undvika enstaka fullständig kvantmekanisk behandling, vilken existerar svår för att jobba tillsammans med, genom för att sammanföra klassisk fysik tillsammans ett lätt struktur från kvantifiering. liknande 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 den äldre fysikens synsätt, används termen modern fysik till för att förklara fysik liksom bygger vid dem.

Den klassiska fysiken är kapabel 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 äger ofta utvecklats tillsammans tillsammans sina tillämpningar.

Termodynamiken utvecklades mot modell ur sina ingenjörsmässiga tillämpningar, såsom ångmaskiner, samt besitter ännu viktiga tekniska tillämpningar. 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 till för att förklara rörelser inom atmosfären.

Fysiken förmå ses vilket den maximalt fundamentala vetenskapen, eftersom varenda andra naturvetenskaper, exempelvis kemi, biologi samt geovetenskap, behandlar struktur liksom lyder beneath fysikens lagar.

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

Historia

[redigera | redigera wikitext]

Det teoretiska studiet från universum började likt naturfilosofi. Aristoteles plats tillsammans tillsammans med bibeln länge dem stora auktoriteterna inom Europa samt ifrågasattes ej vid allvar förrän beneath renässansen då framförallt Galileo Galilei började tillämpa den vetenskapliga metoden vilket ersatte auktoritetstro tillsammans med 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 ett mängd fenomen. detta ägde ej insetts tidigare för att identisk kraft vilket 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 vilket specifika fall sedan härledes ur besitter sedan dess starkt präglat fysiken.^[5] Speciellt lyckad plats James Clerk Maxwells översikt från elektromagnetismen inom Maxwells ekvationer.

inom slutet från 1800-hundratalet tycktes detta arbetsuppgift inom stort sett existera slutfört, samt detta enda likt återstod plats 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].

Hur?

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

5 tid 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, till för att förklara den fotoelektriska effekten. Dessutom förklarade denne identisk kalenderår den Brownska rörelsen, vilket blev atomteorins genombrott.

såsom ifall ej detta vore nog publicerade denne dessutom den speciella relativitetsteorin. beneath 1920-talet utvecklades sedan den tidiga kvantfysiken mot enstaka fullständig teori till 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 vilket 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 liksom elementär matematiska beskrivningar från fysikaliska struktur inledningsvis vid slutet från 1900-talet^[9].

Under tidigt 1930-tal började den subatomära fysiken ta struktur då atomen ej längre sågs såsom den minsta, odelbara entiteten. Flera mindre partiklar ägde upptäckts såsom elektronen, protonen samt neutronen vilka kom för att refereras mot liksom elementarpartiklar^[6]. Även kvantiseringen från ljus liksom Planck samt Einstein ägde utvecklat sågs för tillfället vilket ett elementarpartikel samt fick benämningen foton^[6].

Klyvning från atomkärnor studerades flitigt beneath slutet från 1930-talet samt benämndes vilket fission från Lise Meitner samt Otto Robert Frisch kalenderår 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, ett teori liksom beskriver samtliga fenomen inom elementarpartikelfysiken utom dem fenomen likt uppstår vid bas från gravitation^[6]. ett betydande sektion från denna teori existerar Higgsmekanismen, vilket beskriver hur partiklarna får massa.

Den Higgsboson såsom förutsägs från denna mekanism observerades slutligen 2012 nära Large Hadron Collider.^[12]

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

Fysiken tjänar dock även mänskligheten vid betydligt konkretare sätt, bland annat genom utvecklandet från halvledarfysiken, likt ligger mot bas på grund av nödvändiga komponenter inom flera moderna apparater, såsom 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 äger avlöst varandra. inom ljus pågår sökandet från enstaka modell vilket kunna summera samtliga fenomen inom universum - "teorin ifall 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, liksom mot modell detta faktum för att universum består från många mer ämne än antimateria samt vilket mörk energi samt mörk ämne existerar till något.

inom förlängningen finns på 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 vilket turbulens samt kaos skall behandlas.

Avfärdade teorier samt resultat

[redigera | redigera wikitext]

Genom fysikens saga äger en flertal felaktiga teorier dykt upp.

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

Jonna Larsson, relaterat till göteborg högskola visar inom sin avhandling hur ungar möter fysikaliska fenomen inom sin dagligt liv, hur dem tar sig an fenomenen samt vid den diversitet från möjligheter mot fysikaliskt utbildning likt finns inbyggda inom förskolan.

• Steady state-teorin plats enstaka modell såsom mot skillnad mot Big Bang-teorin sade för att universum ständigt funnits, samt för att detta därför ej utvecklas tillsammans med 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 fanns 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 land existerar fysik en NO-ämne inom grundskolan, samt en karaktärsämne vid naturvetenskapsprogrammet samt teknikprogrammet. vid högre utbildning samt högskola är kapabel man bland annat analysera fysik vid naturvetenskapliga schema samt civilingenjörsprogram, samt specialisera sig vid civilingenjörsutbildningarna inom mekanisk fysik samt mekanisk fysik samt elektroteknik alternativt vid kandidat- samt masterprogram inom fysik.

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Vidare läsning

[redigera | redigera wikitext]

Böcker angående fysik

[redigera | redigera wikitext]

Källor

[redigera | redigera wikitext]