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Física

Ésta es una discusión de una actual categoría de la ciencia. Para el trabajo cerca Aristotle, vea Física (Aristotle). Para una historia de la ciencia, vea Historia de la física. Para el etymology de la palabra física, vea physis (φύσις).

Física es ciencia de materia[1] y su movimiento,[2][3] así como espacio y tiempo.[4][5] Utiliza conceptos por ejemplo energía, fuerza, masa, y carga. La física es experimental ciencia,[6] el crear teorías eso se prueba contra observaciones. Ampliamente, es el análisis científico general de naturaleza, con una meta de entender cómo el universo se comporta.[7]

La física es una de las más viejas disciplinas académicas. Él emergido como ciencia moderna en el 17mo siglo,[8] y con su subcampo moderno de astronomía, puede ser el más viejo de todos.[9] Conocen los que trabajan profesionalmente en el campo como físicos.

Los avances en la física traducen a menudo al sector tecnológico, e influencian a veces las otras ciencias, así como matemáticas y la filosofía. Por ejemplo, avances en la comprensión de electromagnetismo han conducido al uso extenso de los dispositivos eléctricamente conducidos (televisiones, computadoras, aparatos electrodomésticos etc.); avances adentro termodinámica conducido al desarrollo del transporte motorizado; y avances adentro mecánicos conducido al desarrollo de cálculo, química del quántum, y el uso de instrumentos tales como microscopio electrónico en microbiología.

Hoy, la física es un tema amplio y altamente desarrollado. La investigación se divide a menudo en cuatro subcampos: física condensada de la materia; física atómica, molecular, y óptica; física de gran energía; y astronomía y astrofísica. La mayoría de los físicos también se especializan en cualquiera teórico o experimental investigación, el ocuparse anterior del desarrollo de nuevas teorías, y el último ocuparse de la prueba experimental de teorías y del descubrimiento de nuevos fenómenos. A pesar de descubrimientos importantes durante los cuatro siglos pasados, hay un número problemas sin resolver en la física, y muchas áreas de la investigación activa.

Contenido

Ramas de la física

Aunque la física abarca una variedad amplia de fenómenos, los ramas fundamentales de la física son mecánicos clásicos, electromagnetismo (incluyendo la óptica), relatividad, termodinámica, y mecánicos del quántum. Cada uno de estas teorías se ha probado en experimentos numerosos y se ha demostrado ser un modelo exacto de la naturaleza dentro de su dominio de la validez. Por ejemplo, mecánicos clásicos describe correctamente el movimiento de objetos en experiencia diaria, pero analiza en la escala atómica, donde se reemplaza cerca mecánicos del quántum, y en acercarse de las velocidades velocidad de la luz, donde relativista los efectos llegan a ser importantes. Mientras que estas teorías bien-se han entendido de largo, continúan siendo áreas de la investigación activa - por ejemplo, un aspecto notable de los mecánicos clásicos conocidos como teoría del caos fue convertido en el vigésimo siglo, tres siglos después de la formulación original de mecánicos de Isaac Newton (1642-1727). Las teorías básicas forman una fundación para el estudio y la investigación de asuntos especializados. Una tabla de estas teorías, junto con muchos de los conceptos emplean, pueden ser encontrados aquí.

Mecánicos clásicos

Artículo principal: Mecánicos clásicos

Mecánicos clásicos es un modelo de la física de fuerzas el actuar sobre cuerpos. Se refiere a menudo como “mecánicos neutonianos” después Isaac Newton y el suyo leyes del movimiento. Subdividen a los mecánicos en statics, que modela objetos en descanso, cinemática, que modela objetos en el movimiento, y dinámica, que modela los objetos sujetaron a las fuerzas. Los mecánicos clásicos de objetos continuos y deformable son mecánicos de la serie continua, en que puede sí mismo ser analizado mecánica de sólidos y mecánicos flúidos según las declaraciones que son estudiadas. El último, los mecánicos de líquidos y gases, incluye hidrostática, hidrodinámica, neumática, aerodinámica, y otros campos. Statics mecánico se ocupa de los objetos en descanso. La cinemática mecánica se ocupa de los objetos en el movimiento. La dinámica mecánica se ocupa del movimiento por las fuerzas, de objetos.

Los mecánicos clásicos producen resultados exactos dentro del dominio de la experiencia diaria. Se reemplaza cerca mecánicos relativistas para los sistemas que se mueven a velocidades grandes acerque a velocidad de la luz, mecánicos del quántum para los sistemas en las escalas pequeñas de la distancia, y teoría relativista del campo del quántum para los sistemas con ambas características. Sin embargo, los mecánicos clásicos siguen siendo útiles, porque es mucho más simple y más fácil aplicarse que estas otras teorías, y tiene una gama muy grande de la validez aproximada. Los mecánicos clásicos pueden ser utilizados para describir el movimiento de objetos humano-clasificados (por ejemplo tapas y baseballs), muchos objetos astronómicos (tales como planetas y galaxias), y ciertos objetos microscópicos (tales como moléculas orgánicas).

Un concepto importante de mecánicos es la identificación de conservado energía y ímpetu, que conducen a Lagrangian y Hamiltoniano reformulaciones de los leyes del neutonio. Teorías por ejemplo mecánicos flúidos y teoría cinética de gases resulte de aplicar a mecánicos clásicos a los sistemas macroscópicos. Un resultado relativamente reciente de consideraciones referentes a la dinámica de sistemas no lineales es teoría del caos, el estudio de los sistemas en los cuales los cambios pequeños en una variable pueden tener efectos grandes. Ley del neutonio de la gravitación universal, formulado dentro de los mecánicos clásicos, explicados Leyes de Kepler del movimiento planetario y ayudado a hacer mecánicos clásicos un elemento importante de Revolución científica.

Electromagnetismo

Artículo principal: Electromagnetismo
Vea también: La óptica

Electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con eléctrico y magnético campos. Puede ser dividido en electrostática, el estudio de interacciones en medio cargas en descanso, y electrodinámica, el estudio de interacciones entre las cargas de mudanza y radiación. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en Fuerza de Lorentz ley y Ecuaciones del maxwell.

Electrostática es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en descanso. Según lo descrito cerca Ley del culombio, tales cuerpos ejercen fuerzas en uno a. Su comportamiento se puede analizar en términos de concepto del campo eléctrico rodear cualquier cuerpo cargado, tales que otro cuerpo cargado puesto dentro del campo esté conforme a una fuerza proporcional a la magnitud de su propia carga y a la magnitud del campo en su localización. Si la fuerza es atractiva o repulsive depende de polaridad de la carga. La electrostática tiene muchos usos, extendiéndose del análisis de fenómenos tales como tempestades de truenos al estudio del comportamiento de los tubos del electrón.

Electrodinámica es el estudio de los fenómenos asociados a cargado cuerpos en el movimiento y variar eléctrico y campos magnéticos. Puesto que una carga móvil produce un campo magnético, la electrodinámica se refiere a efectos tales como magnetismo, electromágnetico radiación, y inducción electromágnetica, incluyendo los usos prácticos tales como generador eléctrico y motor eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como electrodinámica clásica, era primera explicada sistemáticamente cerca Maxwell del vendedor de James, y las ecuaciones del maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Un desarrollo más reciente es electrodinámica del quántum, de que incorpora los leyes teoría del quántum para explicar la interacción de la radiación electromágnetica con la materia. Dirac, Heisenberg, y Pauli eran los pioneros en la formulación de la electrodinámica del quántum. La electrodinámica relativista explica relativista correcciones a los movimientos de partículas cargadas cuando sus velocidades acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos implicados con aceleradores de la partícula y tubos del electrón que llevan arriba voltajes y corrientes.

El electromagnetismo abarca vario electromágnetico del mundo real fenómenos. Por ejemplo, luz es una oscilación campo electromagnético eso se irradia de acelerar partículas cargadas. Aparte de gravedad, la mayor parte de las fuerzas en experiencia diaria son en última instancia un resultado del electromagnetismo.

Los principios del electromagnetismo encuentran usos en varias disciplinas aliadas por ejemplo microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones basadas en los satélites, bioelectromagnetics, plasmas, nuclear investigación, la óptica de fibra, interferencia electromágnetica y compatibilidad, conversión electromecánica de la energía, radar meteorología, y detección alejada. Los dispositivos electromágneticos incluyen transformadores, eléctrico relais, radio/TV, teléfonos, motores eléctricos, líneas de la transmisión, guías de onda, fibras ópticas, y lasers.

Relatividad

Artículos principales: Relatividad especial y Relatividad general

Relatividad es una generalización de mecánicos clásicos que describe sistemas rápidos o muy masivos. Incluye especial y relatividad general.

La teoría de relatividad especial fue propuesto adentro 1905 por Albert Einstein en su artículo “En la electrodinámica de cuerpos móviles". El título del artículo refiere al hecho de que la relatividad especial resuelve una inconsistencia en medio Ecuaciones del maxwell y mecánicos clásicos. La teoría se basa encendido dos postulados: (1) que las formas matemáticas de leyes de la física sea invariante en todos sistemas de inercia; y (2) que velocidad de la luz en a vacío es constantes y la independiente de la fuente o del observador. La reconciliación de los dos postulados requiere una unificación de espacio y tiempo en el concepto marco-dependiente de spacetime.

La relatividad especial tiene una variedad de consecuencias que sorprenden que se parezcan violar sentido común, pero todos se han verificado experimental. Derroca Nociones neutonianas del espacio y del tiempo absolutos indicando que distancia y tiempo dependa del observador, y ese vez y espacio se perciben diferentemente, dependiendo del observador. La teoría conduce a la aserción del cambio adentro masa, dimensión, y tiempo con aumentado velocidad. También rinde la equivalencia de materia y energía, según lo expresado en equivalencia masa-energía fórmula E = bujía métrica2, donde c es la velocidad de la luz en un vacío. Relatividad especial y Relatividad galilea de los mecánicos neutonianos convenga cuando las velocidades son pequeñas comparadas a la velocidad de la luz. La relatividad especial no describe la gravitación; sin embargo, puede manejar el movimiento acelerado en ausencia de la gravitación.[10]

Relatividad general es geométrico teoría de gravitación publicado cerca Albert Einstein en 1915/16.[11][12] Unifica relatividad especial, Ley del neutonio de la gravitación universal, y la penetración que la gravitación se puede describir por curvatura de espacio y tiempo. En general relatividad, la curvatura de espacio-tiempo es producido por energía de la materia y de la radiación. La relatividad general es distinguida de otra métrico teorías de la gravitación por su uso del Ecuaciones del campo de Einstein para relacionar curvatura del contenido del espacio-tiempo y del espacio-tiempo. Local Lorentz La invariación requiere que los múltiples descritos en GR sean 4 dimensionales y Lorentzian en vez de Riemannian. Además, el principio de covariación general fuerzas que las matemáticas sean usar expresado cálculo del tensor.

El primer éxito de la relatividad general consistía en explicar el anómalo perihelio precesión de Mercurio. Entonces en 1919, Sir Arturo Eddington anunciado que observaciones de estrellas cerca de eclipsado Sol predicción de la relatividad general confirmada que los objetos masivos doblan luz. Desde entonces, mucho otro observaciones y experimentos han confirmado muchos de predicciones de la relatividad general, incluyendo dilatación gravitacional del tiempo, redshift gravitacional de la luz, la señal retrasa, y radiación gravitacional. Además, las observaciones numerosas se interpretan como confirmar uno de la relatividad general las predicciones más misteriosas y más exóticas, la existencia de calabozos.

Termodinámica y mecánicos estadísticos

Artículos principales: Termodinámica y Mecánicos estadísticos

Termodinámica estudios los efectos de cambios adentro temperatura, presión, y volumen en sistemas físicos en macroscópico escala, y la transferencia de la energía como calor.[13][14] Históricamente, la termodinámica se convirtió fuera de necesidad de aumentar eficacia de temprano motores de vapor.[15]

El punto de partida para la mayoría de las consideraciones termodinámicas es leyes de la termodinámica, que postulan eso energía puede ser intercambiado entre los sistemas físicos como calor o trabajo.[16] También postulan la existencia de una cantidad nombrada entropía, que se puede definir para cualquier sistema.[17] En termodinámica, las interacciones entre los conjuntos grandes de objetos se estudian y se categorizan. La central a esto es los conceptos de sistema y alrededores. Un sistema se compone de las partículas, que movimientos medios definen sus características, que alternadamente se relacionan con una otra a través ecuaciones estado. Las características se pueden combinar para expresar energía interna y potenciales termodinámicos, para que sea útil para determinar las condiciones equilibrio y procesos espontáneos.

Mecánicos estadísticos analiza macroscópico sistemas aplicándose principios estadísticos a sus componentes microscópicos. Proporciona un marco para relacionar las características microscópicas de átomos y de moléculas individuales con las características macroscópicas o a granel de los materiales que se pueden observar en vida diaria. Termodinámica puede ser explicado como resultado natural de la estadística y de los mecánicos (clásicos y quántum) en el nivel microscópico. De esta manera, leyes del gas puede ser derivado, de la asunción que un gas es una colección de partículas individuales, como esferas duras con masa. Inversamente, si las partículas individuales también se consideran tener carga, entonces las aceleraciones individuales de esas partículas causarán la emisión de luz. Era estas consideraciones que causaron Planck máximo para formular su ley de radiación del blackbody,[18] pero solamente con la asunción que el espectro de la radiación emitido de estas partículas no es continuo en frecuencia, pero algo quantized.[19]

Mecánicos de Quantum

Artículo principal: Mecánicos de Quantum

Mecánicos de Quantum es el rama de tratar de la física atómico y subatomic sistemas y su interacción con radiación en términos de observable cantidades. Se basa en la observación que todas las formas de energía están lanzadas en las unidades o los paquetes discretos llamados “quanta". Notable, la teoría del quántum permite típicamente solamente probable o estadístico cálculo de las características observadas de partículas subatomic, entendidas en términos de wavefunctions. Ecuación de Schrödinger desempeña el papel en mecánicos del quántum eso Leyes del neutonio y conservación de la energía sirva en mecánicos clásicos - es decir, predice el comportamiento futuro de a sistema dinámico - y es a ecuación de onda en términos de wavefunction que predice analíticamente y exacto la probabilidad de acontecimientos o de resultados.

Según las más viejas teorías de física clásica, la energía se trata solamente como fenómeno continuo, mientras que la materia se asume para ocupar una región específica del espacio y para moverse de una manera continua. Según la teoría del quántum, la energía se lleva a cabo para ser emitida y para ser absorbida en cantidades minúsculas, discretas. Un paquete o un paquete individual de la energía, llamado un quántum (pl. los quanta), así se comportan en algunas situaciones como partículas de la materia; las partículas se encuentran para exhibir seguro wavelike las características cuando en el movimiento y se ven no más según lo localizado en una región dada pero algo según lo separado hacia fuera a un cierto grado. Por ejemplo, la luz, o la radiación electromágnetica, emitida o absorbida por un átomo tiene solamente seguro frecuencias (o longitudes de onda), como puede ser visto de línea espectro asociado al elemento químico representado por ese átomo. La teoría del quántum demuestra que esas frecuencias corresponden a las energías definidas de los quanta ligeros, o fotones, y resultado del hecho que electrones del átomo puede tener solamente ciertos valores permitidos de la energía, o niveles; cuando un electrón cambia a partir del uno permitido llano a otro, un quántum de energía se emite o se absorbe de quién frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de la energía entre los dos niveles.

El formalismo de los mecánicos del quántum fue desarrollado durante los años 20. En 1924, Louis de Broglie propuesto que no sólo encienden el objeto expuesto de las ondas a veces partícula-como las características, como en el efecto fotoeléctrico y los espectros atómicos, pero las partículas puede también exhibir características del wavelike. Dos diversas formulaciones de los mecánicos del quántum fueron presentadas después de la sugerencia de de Broglie. mecánicos de la onda de Erwin Schrödinger (1926) implica el uso de una entidad matemática, la función de la onda, que se relaciona con la probabilidad de encontrar una partícula en un punto dado en espacio. mecánicos de la matriz de Werner Heisenberg (1925) no hace ninguna mención de funciones de la onda o de conceptos similares sino fue demostrado para ser matemáticamente equivalente a la teoría de Schrödinger. Un descubrimiento particularmente importante de la teoría del quántum es principio de la incertidumbre, declarado por Heisenberg en 1927, que pone un límite teórico absoluto en la exactitud de ciertas medidas; consecuentemente, la asunción de científicos anteriores que el estado físico de un sistema se podría medir exactamente y utilizar para predecir los estados futuros tuvo que ser abandonada. Combinaron a los mecánicos de Quantum con la teoría de la relatividad en la formulación de P. A. M. Dirac (1928), de que, además, predijo la existencia antiparticles. Otros progresos de la teoría incluyen estadística del quántum, presentado en una forma por Einstein y S. N. Bose ( Estadística de Bose-Einstein) y en otros de Dirac y Enrique Fermi ( Estadística de Fermi-Dirac); electrodinámica del quántum, tratado a interacciones entre las partículas y los campos electromagnéticos cargados; su generalización, teoría del campo del quántum; y electrónica del quántum. El descubrimiento de los mecánicos del quántum en la física revolucionada siglo a principios de siglo 20, y los mecánicos del quántum es fundamentales a la mayoría de las áreas de la investigación actual.

Investigación

Teoría y experimento

La cultura de la investigación de la física diferencia de la mayoría de las ciencias en la separación de teoría y experimento. Desde vigésimo siglo, la mayoría de los físicos individuales se han especializado en cualquiera física teórica o física experimental. El grande Italiano físico Enrique Fermi (1901–1954), que hizo contribuciones fundamentales a la teoría y a la experimentación adentro física nuclear, era una excepción notable. En cambio, casi todos los teóricos acertados adentro biología y química (e.g. Americano químico del quántum y bioquímico Linus Pauling) también han estado los experimentalists, aunque éste está cambiando en fecha tarde.

Los teóricos intentan convertirse modelos matemáticos que convenga con experimentos existentes y con éxito prediga los resultados futuros, mientras que los experimentalists idean y realizan experimentos para probar predicciones teóricas y para explorar nuevos fenómenos. Aunque la teoría y el experimento se desarrollan por separado, son fuertemente dependientes sobre uno a. El progreso en la física viene con frecuencia sobre cuando los experimentalists hacen un descubrimiento que las teorías existentes no puedan explicar, o cuando las nuevas teorías generan predicciones experimental testable. Los teóricos que trabajan de cerca con experimentalists emplean con frecuencia phenomenology.

Física teórica se relaciona de cerca con matemáticas, que proporciona la lengua de teorías físicas, y las áreas grandes de las matemáticas, por ejemplo cálculo, se han inventado específicamente para solucionar problemas en la física. Teóricos puede también confiar encendido análisis numérico y simulaciones de computadora, que desempeñan un papel siempre más rico en la formulación de modelos físicos. Los campos de matemático y física de cómputo son los campos de investigación activos. La física teórica se ha reclinado históricamente encendido filosofía y metafísica; el electromagnetismo fue unificado esta manera.[20] Así los físicos pueden especular con los espacios multidimensionales y universos paralelos, y de esto, presuma las teorías.

Experimental la física informa, y se informa cerca, ingeniería y tecnología. Físicos experimentales implicados adentro investigación básica diseñe y realice los experimentos con el equipo por ejemplo aceleradores de la partícula y lasers, mientras que ésos implicados adentro investigación aplicada trabaje a menudo en la industria, desarrollando tecnologías por ejemplo proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) y transistores. Feynman ha observado que los experimentalists pueden buscar las áreas que no son exploradas bien por los teóricos.

Campos de la investigación

La investigación contemporánea en la física se puede dividir ampliamente en física condensada de la materia; física atómica, molecular, y óptica; física de la partícula; astrofísica; geofísica y biofísica. Algunos departamentos de la física también apoyan la investigación adentro Educación de la física. Desde vigésimo siglo, los campos individuales de la física se han convertido cada vez más especializado, y la mayoría de los físicos trabajan hoy en un solo campo para sus carreras enteras. “Universalists” por ejemplo Albert Einstein (1879–1955) y Landau del Lev (1908–1968), que trabajaron en los campos múltiples de la física, sea muy raro ahora.[21] Una tabla de los campos principales de la física, junto con sus subcampos y las teorías emplean, pueden ser encontrados aquí.

Materia condensada

Artículo principal: Física condensada de la materia

Física condensada de la materia es el campo de la física de el cual se ocupa de las características físicas macroscópicas materia. Particularmente, se refiere al “condensado” fases ése aparece siempre que el número de componentes en un sistema sea extremadamente grande y las interacciones entre los componentes son fuertes. Los ejemplos más familiares de fases condensadas son sólidos y líquidos, que se presentan de la vinculación y fuerza electromágnetica entre átomos. Fases condensadas más exóticas incluyen superfluid y Condensado de Bose-Einstein encontrado en ciertos sistemas atómicos en muy bajo temperatura, el superconducting fase exhibida cerca electrones de la conducción en ciertos materiales, y ferromagnético y antiferromagnetic fases de vueltas en enrejados atómicos.

La física condensada de la materia es el campo en gran medida más grande de la física contemporánea. Mucho progreso también se ha hecho en la física condensada teórica de la materia. Por una estimación, un tercio de todo americano físicos identifiqúese como los físicos condensados de la materia. Históricamente, la física condensada de la materia creció fuera de física de estado sólido, que ahora se considera uno de sus subcampos principales. El término física condensada de la materia fue acuñado al parecer cerca Philip Anderson cuando él retituló a su grupo de investigación - previamente teoría de estado sólido - en 1967. En 1978, la división de la física de estado sólido en Sociedad física americana fue retitulado como la división de la física condensada de la materia.[22] La física condensada de la materia tiene un traslapo grande con química, ciencia material, nanotechnology y ingeniería.

Atómico, molecular, y óptico

Artículo principal: Física atómica, molecular, y óptica

Atómico, molecular, y óptico la física (AMO) es el estudio de materia- materia y luz- interacciones de la materia en la escala de solo átomos o estructuras que contienen algunos átomos. Las tres áreas se agrupan juntas debido a sus correlaciones, la semejanza de los métodos usados, y la concordancia del energía escalas que son relevantes. Las tres áreas incluyen ambos clásico y quántum tratamientos; pueden tratar su tema de una visión microscópica (en contraste con una visión macroscópica).

Física atómica estudios electrón casco de átomos. La investigación actual se centra en actividades en el control del quántum, refrescándose y atrapando de átomos y los iones, dinámica a baja temperatura de la colisión, el comportamiento colectivo de átomos en los gases débil que obran recíprocamente (los condensados de Bose-Einstein y sistemas degenerados diluídos de Fermi), medida de precisión de constantes fundamentales, y el efecto de la correlación del electrón en la estructura y la dinámica. La física atómica es influenciada por núcleo (véase, e.g., el partir hiperfino), pero fenómeno intranuclear por ejemplo fisión y fusión se consideran parte de alta física de energía.

Física molecular focos en las estructuras multi-atómicas y sus interacciones internas y externas con la materia y la luz. Física óptica es distinto de la óptica en que tiende para centrarse no en el control de campos ligeros clásicos por los objetos macroscópicos, pero en las características fundamentales de campos ópticos y sus interacciones con la materia en el reino microscópico.

Física de la alta energía/de la partícula

Artículo principal: Física de la partícula

Física de la partícula es el estudio del elemental componentes de materia y energía, y las interacciones entre ellos. Puede también ser llamado “alta física de energía”, porque no ocurren muchas partículas elementales naturalmente, pero se crea solamente durante alta energía colisiones de otras partículas, como puede ser detectado adentro aceleradores de la partícula.

Actualmente, las interacciones de partículas elementales son descritas por Modelo estándar. El modelo explica las 12 partículas sabidas de la materia que obran recíprocamente vía fuerte, débil, y electromágnetico fuerzas fundamentales. Las dinámicas se describen en términos de partículas de la materia que intercambian las partículas del mensajero que llevan las fuerzas. Se conocen estas partículas del mensajero como gluons, W− y W+ y Bosons de Z, y fotones, respectivamente. El modelo estándar también predice una partícula conocida como Higgs boson, la existencia de que todavía no se ha verificado.

Astrofísica

Artículos principales: Astrofísica y Cosmology físico

Astrofísica y astronomía están el uso de las teorías y los métodos de física al estudio de estructura estelar, evolución estelar, el origen del Sistema Solar, y problemas relacionados de cosmology. Porque la astrofísica es un amplio tema, los astrofísicos aplican típicamente muchas disciplinas de la física, incluyendo mecánicos, electromagnetismo, mecánicos estadísticos, termodinámica, mecánicos del quántum, relatividad, la física nuclear y de la partícula, y la física atómica y molecular.

La astrofísica se convirtió de la ciencia antigua de la astronomía. Los astrónomos de civilizaciones tempranas realizaron las observaciones metódicas del cielo de la noche, y los artefactos astronómicos se han encontrado a partir de períodos mucho anteriores. Después de siglos de progresos de los astrónomos babilónicos y griegos, la astronomía occidental pone inactivo por catorce siglos hasta Nicolaus Copernicus modificó Sistema de Ptolemaic colocando el sol en el centro del universo. Tycho Brahe's detalló las observaciones conducidas a Leyes de Kepler del movimiento planetario, y Galileo's telescopio ayudó a la disciplina para convertirse en una ciencia moderna. La teoría de Isaac Newton de la gravitación universal proporcionó una base física, dinámica para los leyes de Kepler. Por el diecinueveavo centavo temprano., la ciencia de mecánicos celestiales había alcanzado un estado altamente desarrollado en las manos de Leonhard Euler, J. L. Lagrange, P. S. Laplace, y otros. Las nuevas técnicas matemáticas de gran alcance permitieron la solución la mayor parte de de los problemas restantes en teoría gravitacional clásica en relación a la Sistema Solar. En el final del diecinueveavo siglo, el descubrimiento de líneas espectrales en la luz del sol probada que los elementos químicos encontrados en el sol también fueron encontrados en la tierra. Interés cambiado de puesto de determinar las posiciones y las distancias de estrellas a estudiar su composición física (véase estructura estelar y evolución estelar). Porque el uso de la física a la astronomía llegó a ser cada vez más importante a través de vigésimo siglo, la distinción en medio astronomía y astrofísica se ha descolorado.

El descubrimiento cerca Karl Jansky en 1931 que las señales de radio fueron emitidas por los cuerpos celestes iniciaron la ciencia de astronomía de radio. Lo más recientemente posible, las fronteras de la astronomía han sido ampliadas por la exploración del espacio. Las perturbaciones e interferencia de la atmósfera de la tierra hacen observaciones espacio-basadas necesarias para infrarrojo, ultravioleta, rayo gama, y Astronomía de la radiografía. Telescopio del espacio de Hubble, lanzado en 1990, ha hecho observaciones visuales posibles de una calidad lejanas excediendo los de instrumentos terrestres; observatorios terrestres usando los telescopios con la óptica adaptante la voluntad pueda ahora compensar la turbulencia de Tierra's atmósfera.

Cosmology físico es el estudio de la formación y de la evolución del universo en sus escalas más grandes. La teoría de Albert Einstein de la relatividad desempeña un papel central en todas las teorías cosmológicas modernas. En el temprano vigésimo siglo, Hubble'descubrimiento de s que el universo ampliaba, como se muestra por Diagrama de Hubble, explicaciones rivales incitadas conocidas como estado constante universo y Explosión grande. La explosión grande fue confirmada por el éxito de Nucleosynthesis grande de la explosión y el descubrimiento del fondo cósmico de la microonda en 1964. El modelo grande de la explosión se basa sobre dos pilares teóricos: Relatividad general de Albert Einstein y principio cosmológico. Los cosmólogos han establecido recientemente a modelo exacto de la evolución del universo, que incluye inflación cósmica, energía oscura y materia oscura.

Física aplicada

Artículo principal: Física aplicada

Física aplicada es un término general para la física que se piensa para un detalle uso. Aplicado es distinguido de puro por una combinación sutil de factores tales como la motivación y la actitud de los investigadores y de la naturaleza de la relación a la tecnología o a la ciencia que se pueden afectar por el trabajo.[23] Diferencia generalmente de ingeniería en que un físico aplicado puede no diseñar algo particularmente, pero está utilizando algo la física o la investigación de la física que conduce con la puntería de desarrollar nuevas tecnologías o de solucionar un problema. El acercamiento es similar a el de matemáticas aplicadas. Los físicos aplicados pueden también estar interesados en el uso de la física para la investigación científica. Por ejemplo, gente que trabaja encendido física del acelerador pudo intentar construir detectores mejores de la partícula para la investigación en la física teórica.

La física se utiliza pesadamente adentro ingeniería. Por ejemplo, statics, un subcampo de mecánicos, se utiliza en el edificio de puentes u otras estructuras, mientras que acústica se utiliza diseñar salones de conciertos mejores. Una comprensión de la física es importante para el diseño de realista simuladores de vuelo, juego video motores de la física, y películas.

Educación de la física

Artículo principal: Educación de la física

Educación de la física refiere ambos a los métodos usados actualmente para enseñar la física, y a un área de la investigación pedagógica que intenta mejorar esos métodos. Históricamente, la física se ha enseñado en la High School secundaria y la universidad llana sobre todo por el método de la conferencia, junto con laboratorio ejercita tenido como objetivo el verificar de los conceptos enseñados en las conferencias.

Referencias

  1. ^ R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands (1963), Las conferencias de Feynman en la física, ISBN 0-201-02116-1 Hard-cover. p.1-1 Feynman comienza con hipótesis atómica, como su declaración más compacta de todo el conocimiento científico: ¿“Si, en un cierto cataclysm, se destruyera todo el conocimiento científico, y solamente una oración pasara encendido a las generaciones siguientes…, qué declaración contendría la mayoría de la información en las pocas palabras? Creo que es… eso todas las cosas se componen de átomos -- pequeñas partículas que se mueven alrededor en el movimiento perpetuo, atrayéndose cuando son una pequeña distancia aparte, pero rechazándolo sobre ser exprimido en una otra. ...“vol. I p. I-2
  2. ^ Maxwell del vendedor de James (1876), Materia y movimiento. Notas y apéndices cerca José Larmor. "Ciencia física está ese departamento del conocimiento que se relaciona con la orden de la naturaleza, o, es decir a la sucesión regular de acontecimientos ". p.1
  3. ^ “Déme la materia e indique, y construiré el universo.” --Rene Descartes (1596-1650)
  4. ^ Investigación de mentes
  5. ^ E.F. Taylor, J.A. Rodador (2000), Calabozos que exploran: Introducción a la relatividad general, ISBN 0-201-38423-X Hard-cover. Cubierta trasera: “Spacetime dice a materia cómo moverse; la masa dice a spacetime cómo curvar. “
  6. ^ H.D. Jóvenes y R.A. Freedman, Física de la universidad con la física moderna: 11mo Edición: Edición internacional (2004), Addison-Wesley. El capítulo 1, sección 1.1, página 2 tiene esto a decir: La “física es experimental ciencia. Los físicos observan los fenómenos de la naturaleza y del intento para encontrar los patrones y los principios que relacionan estos fenómenos. Estos patrones se llaman las teorías físicas o, cuando son establecidos y de amplio uso, de los leyes físicos o de los principios. “
  7. ^ Steve Holzner, Física para los maniquíes (2006), Wiley. El capítulo 1, página 7 dice: La “física es el estudio de su mundo y el mundo y el universo alrededor de usted.” Vea Lector en línea de Amazon: Física para los maniquíes (para los maniquíes (matemáticas y ciencia)), visto por último el 24 Nov de 2006.
  8. ^ Francis Bacon (1620), Novum Organum era crítico en desarrollo del método científico.
  9. ^ La evidencia existe que las civilizaciones más tempranas que datan más allá de 3000BC, tal como Sumerians, Egipcios antiguos, y Civilización del valle de Indus, tenía todo un conocimiento profético y una comprensión básica de los movimientos del sol, de la luna, y de las estrellas.
  10. ^ El cambio en la velocidad de la luz causa cambios evidentes en masa, la dimensión y el tiempo. Taylor, Edwin F. & Rodador, Juan Archibald (1966), Física de Spacetime, San Francisco: W.H. Freeman y Company, ISBN 0-7167-0336-X  Vea, por ejemplo, El cohete relativista, Problema #58, página 141, y su respuesta trabajada.
  11. ^ Einstein, Albert (25 de noviembre, 1915). "Gravitación del der de Feldgleichungen del dado". Zu Berlín de Wissenschaften del der de Preussischen Akademie del der de Sitzungsberichte: 844-847. 
  12. ^ Einstein, Albert (1916). "La fundación de la teoría general de la relatividad" (Pdf). Der Physik de Annalen. 
  13. ^ Perrot, Pierre (1998). A a Z de la termodinámica. Presión de la universidad de Oxford. ISBN 0-19-856552-6. 
  14. ^ Clark, Juan, O.E. (2004). El diccionario esencial de la ciencia. Barnes y libros nobles. ISBN 0-7607-4616-8. 
  15. ^ Clausius, Ruldolf (1850). En la energía motiva del calor, y en los leyes que se pueden deducir de ella para la teoría del calor. Poggendorff Der Physick de Annalen, LXXIX (reimpresión de Dover). ISBN 0-486-59065-8. 
  16. ^ Van Ness, H.C. (1969). Termodinámica que entiende. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-63277-6. 
  17. ^ Dugdale, J.S. (1998). Entropía y su significado físico. Taylor y Francis. ISBN 0-7484-0569-0. 
  18. ^ Planck máximo (1925), Un examen de la teoría física deriva su ley de la radiación del blackbody en las notas sobre los pp. 115-116, ISBN 0-486-67867-9
  19. ^ Conferencias de Feynman en la física, vol. I p. 41-6, ISBN 0-201-02010-6
  20. ^ Vea, por ejemplo, la influencia de Kant y Ritter en Oersted.
  21. ^ Todavía, el universalism se anima en la cultura de la física. Por ejemplo, World Wide Web, en que fue innovado CERN por Berners-Heces de Tim, fue creado en servicio a la infraestructura de la computadora de la CERN, y was/is previsto para uso de físicos por todo el mundo. Iguales pudieron ser dichos para arXiv.org
  22. ^ División de la historia condensada del gobierno de la física de la materia. Recuperado encendido 2007-02-13.
  23. ^ Descripción aplicada del departamento de la física de Stanford

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