Fizika

Različiti fenomeni u fizici

Fizika (grčki phusis, fysis: priroda) je nauka koja proučava prirodu u najsveobuhvatnijem smislu. Fizičari proučavaju ponašanje i interakcije materije u prostoru i vremenu, i takve pojave se nazivaju fizikalne pojave. Fizikalne teorije se najčešće izražavaju kao matematičke relacije. Najutemeljenije pojave se nazivaju fizikalnim zakonima ili zakonima fizike; međutim, i oni su kao i sve druge naučne teorije, samo provizione.

Fizika je vrlo usko povezana sa drugim prirodnim naukama, posebno hemijom, naukom koja se bavi molekulima i hemijskim jedinjenjima. Hemija se u mnogome bazira na fizici, pogotovu na kvantnoj mehanici, termodinamici i elektromagnetizmu. Ipak, hemijske pojave su dovoljno različite i kompleksne tako da je hemija zasebna disciplina.

Slijedi pregled glavnih polja i osnova fizike, kao i kratak pregled historije fizike i njenih polja.

Ključne teorije

Klasična mehanika -- Termodinamika -- Statistička mehanika -- Elektromagnetizam -- Posebna relativnost -- Opća relativnost -- Kvantna mehanika -- Kvantna teorija polja -- Standardni model

Osnove

Materija -- Antimaterija -- Čestica -- Boson -- Fermion

Simetrija -- Zakon održanja -- Masa -- Energija --Moment -- Ugaoni moment -- Spin

Vrijeme -- Prostor -- Dimenzija -- Dužina -- Brzina -- Sila 

Talas -- Talasna funkcija -- Harmonijski oscilator -- Magnetizam -- Elektricitet -- Elektromagnetno zračenje -- Temperatura -- Entropija

osnovne sile

Gravitaciona sila -- Elektromagnetna -- Slaba nuklearna sila -- Jaka nuklearna sila

Teorija čestica

Atom -- Proton -- Neutron -- Elektron -- Kvark -- Foton -- Gluon -- W boson -- Z boson -- Graviton -- Neutrino -- Radioaktivnost

Oblasti Fizike

Astrofizika -- Atomska fizika -- Molekularna fizika --Dinamika fluida -- Fizika polimera -- Optika -- Teorija materijala -- Nuklearna fizika -- Fizika plazme -- Teorija čestica

Metodi

Naučni metod -- Kvantitativna fizika -- Mjerenja -- Mjerni instrumenti -- Dimenziona analiza -- Vjerovatnoća -- Statistika

Tabele

Lista naučnih zakona --Fizikalne konstante -- SI osnovne jedinice -- SI izvedene jedinice -- SI sistem -- Pretvorba mjernih jedinica

Historija

Historija fizike -- Fizičar -- Nobelova nagrada za fiziku

Srodne Nauke

Astronomija -- Astrofizika -- Biofizika -- Elektronika -- Inženjering -- Nauka o materijalima -- Matematička fizika -- Medicinska fizika

Historija fizike

Od davnina su ljudi pokušavali pojmiti ponašanje i osobine materije, zašto objekti padaju na zemlju kada izgube oslonac, zašto različiti materijali imaju različite osobine, i slično. Tajnovita je bila i priroda svemira, kao na primjer oblik Zemlje, ponašanje i kretanje Sunca i Mjeseca. Mnoštvo teorija je pokušavalo da objasni te pojave, i većina od njih na pogrešan način, jer nikada nisu bile potvrđene ogledom. Ipak postojalo je nekoliko izuzetaka, kao na primjer Arhimeda koji je izveo nekoliko značajnih i tačnih zakona mehanike i hidrostatike.

Tokom kasnog 16. vijeka, Galileo je uveo oglede kao način testiranja fizikalnih teorija i on je uspješno formulisao i ogledima potvrdio nekoliko zakona dinamike kao što je zakon o tromosti. 1687. godine, Newton je objavio Principia Mathematica, u kojoj je detaljno izložio dva zakona: Newtonovi zakoni kretanja, na kojim počiva klasična mehanika; i Newtonov Zakon Gravitacije, koji opisuje osnovnu silu gravitacije. Obje ove teorije su se slagale sa izvršenim ogledima. Klasičnoj mehanici su također značajno doprinijeli Lagrange, Hamilton, i drugi, koji su otkrili nove forumlacije, principe i rezultate. Zakon gravitacije je potakao i razvoj astrofizike, koji opisujeastronomske pojave fizikalnim teorijama.

Od 18. vijeka pa nadalje, termodinamika je doživjela značajna otkrića koja su imali Boyle, Young, i mnogi drugi. 1733. godine, Bernoulli je koristio statističke metode sa klasičnom mehanikom da bi izveo termodinamičke rezultate, inicirajući time razvoj statistička mehanika. 1798. godine, Thompson je demonstrirao pretvaranje mehaničkog rada u toplotu, a 1847. Joule je formulisao zakon o odrčanju energije, bilo u obliku toplote ili mehaničke energije.

Elektricitet i magnetizam su proučavaliFaraday, Ohm, i drugi. 1855. godine, Maxwell je ujedinio ove dvije pojave u jedinstvenu teoriju elektromagnetizam, i opisao je Maxwellovim jednačinama. Ova teorija je pretpostavljala da je svjetlost elektromagnetni talas.

1895. godine, Roentgen je otkrio X-zrake, koji su bili elektromagnetno zračenje visoke frekvencije. Radioaktivnost je otkrio 1896. Henri Becquerel, a dalje su je proučavali Pierre Curie i Marie Curie i drugi. Ovo je postavilo temelje polju nuklearna fizika.

1897. godine, Thomson je otkrio elektron, osnovnu česticu nosioca naelektrisanja. 1904. godine predložio je prvi model atoma. (Postojanje atoma datira još u 1808. godini, kada ga je predložio Dalton.)

1905. godine, Einstein je uobličio teoriju relativiteta, ujedinjavajući prostor i vrijeme u jedinstven entitet.

1911. godine, Rutherford je iz ogleda o rasipanju izveo postojanje kompaktnog atomskog jezgra, sa pozitivno naelektrisanim jedinicama protonima. Neutroni, neutralno naelektrisane čestice, je 1932. otkrio Chadwick.

Početkom 1900. godine, Planck, Einstein, Bohr, i drugi su razvili kvantne teorije da bi objasnili anomalije u eksperimentalnim rezultatima, te su tada uveli pojam dikretnih energetskih nivoa.1925. godine, Heisenberg i Schrodinger su formulisali kvantnu mehaniku, koja je objasnila prethodne kvantne teorije. U kvantnoj mehanici, ishod fizičkog mjerenja podliježu zakonu vjerovatnoće; teorija je opisala izračunavanje ovih vjerovatnoća.

Kvantna mehanika je također razvila teoretske alate za fiziku čvrstih tijela, koja izučava fizička svojstva čvrstih tijela i tekućina, uključujući pojave kao kristalne strukture, poluvodljivost i supravodljivost. Među pionire ovog polja fizike spada Bloch, koji je opisao ponašanje elektrona u kristalnim strukturama 1928. godine.

Tokom Drugog svjetskog rata, sve zaraćene strane su vršile istraživanja u nuklearnoj fizici, želeći da načine nuklearnu bombu. Njemački napori koje je predvodio Heisenberg, nisu uspjeli, ali je savznički Manhattan projekt ostvario cilj. U Americi, tim predvođen Fermijem je ostvario prvu vještački proizvedenu nuklearnu lančanu reakciju 1942. godine, a 1945. prva nuklearna eksplozija je izvedena u Alamagordo, New Mexico.

Kvantna teorija polja je formulisana da bi obezbijedila konzistentnost kvantne mehanike i posebne teorije relativnosti. Svoj moderni oblik je dosegla u kasnim 1940. radovima Feynmana, Schwingera, Tomonaga, i Dysona. Oni su formulisali teoriju kvantne elektrodinamike, koja opisuje elektromagnetne interakcije.

Kvantna teorija polja je obezbijedila okvir za modernu teoriju čestica, koja izučava osnovne sile i osnovne čestice. 1954. godine, Yang i Mills su postavili temelje koji su doveli do standardnog modela, koji je upotpunjen 1970. godine, i uspješno opisuje sve do sada poznate čestice.

Također pogledajte

• Solvayska konferencija

Vanjski linkovi

Općenito

• Enciklopedija Fizike na Scholarpedia
• PhysicsCentral – Web portal kojeg vodi American Physical Society
• Physics.org – Web portal run by the Institut za fiziku
• The Skeptic's Guide to Physics
• Usenet Physics FAQ – A FAQ compiled by sci.physics and other physics newsgroups
• Website of the Nobel Prize in physics
• World of Physics An online encyclopedic dictionary of physics
• Nature: Physics
• Physics announced 17 July 2008 by the American Physical Society
• Physics/Publications u Open Directory Project
• Physicsworld.com – News website from Institute of Physics Publishing
• Physics Central – includes articles on astronomy, particle physics, and mathematics.
• The Vega Science Trust – science videos, including physics
• Video: Physics "Lightning" Tour with Justin Morgan
• 52-part video course: The Mechanical Universe...and Beyond Note: also available at - Introduction Fizika na Google Video
• HyperPhysics website – HyperPhysics, a physics and astronomy mind-map from Georgia State University

Organizacije

• AIP.org – Web stranica American Institute of Physics
• APS.org – Web stranica American Physical Society
• IOP.org – Web stranica Institute of Physics
• PlanetPhysics.org
• Royal Society – Although not exclusively a physics institution, it has a strong history of physics
• SPS National – Web stranica Society of Physics Students