Различные области физики

Физика – это отрасль науки, которая изучает природу и свойства неживой материи и энергии, которые не рассматриваются в химии или биологии, а также фундаментальные законы материальной вселенной. Таким образом, это огромная и разнообразная область исследований.

Чтобы разобраться в этом, ученые сосредоточили свое внимание на одной или двух меньших областях. дисциплины. Это позволяет им стать экспертами в этой узкой области, не увязая в огромном объеме знаний о мире природы.

Области физики

Физика иногда делится на две широкие категории, основанные на истории науки: классическая физика, которая включает исследования, возникшие с эпохи Возрождения до начала 20 века; и «Современная физика», включающая те исследования, которые были начаты с того периода. Частью разделения можно считать масштаб: современная физика фокусируется на более мелких частицах, более точных измерениях и более широких законах, влияющих на то, как мы продолжаем изучать и понимать, как устроен мир.

Другой способ разделить физику – это прикладная или экспериментальная физика (в основном, практическое использование материалов) и теоретическая физика (построение всеобъемлющих законов о том, как работает Вселенная).

По мере того, как вы читаете различные формы физики, должно становиться очевидным, что есть некоторое совпадение. Например, разница между астрономией, астрофизикой и космологией временами может быть практически бессмысленной. То есть всем, кроме астрономов, астрофизиков и космологов, которые могут очень серьезно относиться к различиям.

Классическая физика

Перед началом XIX века физика сосредоточилась на изучении механики, света, звука и волнового движения, тепла и термодинамики, а также электромагнетизма. Области классической физики, которые изучались до 1900 года (и продолжают развиваться и преподавать сегодня), включают:

  • Акустика: Изучение звука и звуковых волн. В этой области вы изучаете механические волны в газах, жидкостях и твердых телах. Акустика включает приложения для сейсмических волн, ударов и вибрации, шума, музыки, общения, слуха, подводного звука и атмосферного звука. Таким образом, он охватывает науки о Земле, науки о жизни, инженерное дело и искусство.
  • Астрономия: изучение космоса, включая планеты, звезды и галактики. , глубокий космос и вселенная. Астрономия – одна из древнейших наук, использующая математику, физику и химию для понимания всего, что находится за пределами атмосферы Земли.
  • Химическая физика: изучение физики в химические системы. Химическая физика фокусируется на использовании физики для понимания сложных явлений на различных уровнях от молекулы до биологической системы.. Темы включают изучение наноструктур или динамики химических реакций.
  • Вычислительная физика: применение численных методов для решения физических задач, для которых количественная теория уже существует. .
  • Электромагнетизм: изучение электрических и магнитных полей, которые являются двумя аспектами одного и того же явления.
  • Электроника: Изучение потока электронов, как правило, в цепи.
  • Гидродинамика/Гидромеханика: Изучение физических свойства “флюидов”, в данном случае конкретно определены как жидкости и газы.
  • Геофизика: Изучение физических свойств Земли.
  • Математическая физика: Применение математически строгих методов для решения задач в физике.
  • Механика: исследование движения тел в системе отсчета.
  • Meteorolog y/Weather Physics: Физика погоды.
  • Optics/Light Physics: Изучение физических свойств света.
  • Статистическая механика: изучение больших систем путем статистического расширения знаний о меньших системах.
  • Термодинамика: Физика тепла.

Современная физика

Современная физика охватывает атом и его составные части, теория относительности и взаимодействие высоких скоростей, космологии, исследования космоса и мезоскопической физики, тех частей Вселенной, которые имеют размер от нанометров до микрометров. Некоторые из областей современной физики:

  • Астрофизика: изучение физических свойств объекты в космосе. Сегодня астрофизика часто используется как синоним астрономии, и многие астрономы имеют ученые степени.
  • Атомная физика: изучение атомов, в частности электронных свойств атома, в отличие от ядерной физики, которая рассматривает только ядро. На практике исследовательские группы обычно изучают атомную, молекулярную и оптическую физику.
  • Биофизика: изучение физики живых систем на всех уровнях, от отдельных клеток и микробы животным, растениям и целым экосистемам. Биофизика пересекается с биохимией, нанотехнологией и биоинженерией, например, с установлением структуры ДНК из рентгеновской кристаллографии. Темы могут включать биоэлектронику, наномедицину, квантовую биологию, структурную биологию, кинетику ферментов, электрическую проводимость в нейронах, радиологию и микроскопию.
  • Хаос: Изучение систем с высокой чувствительностью к начальным условиям, поэтому небольшие изменения в начале быстро превращаются в серьезные изменения в системе. Теория хаоса – элемент квантовой физики, полезный в небесной механике..
  • Космология: изучение Вселенной в целом, включая ее происхождение и эволюцию, включая Большой взрыв и то, как Вселенная будет продолжать меняться.
  • Криофизика/Криогеника/Физика низких температур: Изучение физических свойств в условиях низких температур, намного ниже точки замерзания воды.
  • Кристаллография: Изучение кристаллов и кристаллических структур.
  • Физика высоких энергий: Изучение физики в чрезвычайно системы высоких энергий, как правило, в рамках физики элементарных частиц.
  • Физика высокого давления: Изучение физики в системах с чрезвычайно высоким давлением, обычно связанное с гидродинамикой.
  • Лазерная физика: Изучение физических свойств лазеров.
  • Молекулярная физика: Изучение физических свойств молекул.
  • Нанотехнологии: наука о построение схем и машин из отдельных молекул и атомов.
  • Ядерная физика: Изучение физических свойств атомного ядра.
  • Физика элементарных частиц: изучение элементарных частиц и сил их взаимодействия.
  • Физика плазмы: изучение материи в плазменной фазе.
  • Квантовая электродинамика: Изучение того, как электроны и фотоны взаимодействуют на квантовомеханическом уровне.
  • Квантовая механика/Квантовая физика: Изучение науки, в которой становятся актуальными мельчайшие дискретные значения или кванты материи и энергии.
  • Квантовая оптика : Применение квантовой физики к свету.
  • Квантовая теория поля: Применение квантовой физики к полям, включая фундаментальные силы Вселенной .
  • Квантовая гравитация: Применение квантовой физики к гравитации и объединению гравитации с другими взаимодействиями фундаментальных частиц.
  • Relativity: Изучение систем, демонстрирующих свойства теории относительности Эйнштейна, которая обычно включает перемещение на скоростях, очень близких к скорости света.
  • Теория струн/Теория суперструн: Изучение теории, согласно которой все фундаментальные частицы являются колебаниями одномерных струн энергии в многомерной вселенной.

Источники

  • Симони, Кароли. «Культурная история физики». Пер. Крамер, Дэвид. Бока Ратон: CRC Press, 2012.
  • Филлипс, Ли. «Бесконечные загадки классической физики». Ars Technica , 4 августа 2014 г.
  • Тейшейра, старший продавец, Илеана Мария Грека и Оливал Фрейре. «История и философия науки в преподавании физики: синтез дидактических вмешательств». Наука и образование 21.6 (2012): 771–96. Печать.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий