Доклад на тему: эволюция естественной философии в современную физику.

Физика не всегда была отдельной дисциплиной. Она по сей день связан с другими науками. Слово физика происходит от греческого языка, что означает природа. Изучение природы стало называться «натурфилософией». С древних времен до эпохи Возрождения натурфилософия охватывала множество областей, включая астрономию, биологию, химию, физику, математику и медицину. За последние несколько столетий рост знаний привел к постоянно растущей специализации и разветвлению натурфилософии на отдельные области, при этом физика сохранила самые основные аспекты. Физика в том виде, в котором она развивалась с эпохи Возрождения до конца XIX века, называется классической физикой. Революционные открытия, сделанные в начале 20 века, превратили ее в современную физику.

Рис. 1 На протяжении веков натурфилософия превратилась в более специализированные дисциплины, о чем свидетельствует вклад некоторых из величайших умов в истории. Греческий философ Аристотель (384-322 до н.э.) писал по широкому кругу тем, включая физику, животных, душу, политику и поэзию.

Рис. 2 Галилео Галилей (1564-1642) заложил основы современных экспериментов и внес вклад в математику, физику и астрономию.

Рис. 3 Нильс Бор (1885-1962) внес фундаментальный вклад в развитие квантовой механики, одной из частей современной физики.

Классическая физика не является точным описанием Вселенной, но это отличное приближение при следующих условиях: материя должна двигаться со скоростью менее 1% скорости света, объекты, с которыми приходится иметь дело, должны быть достаточно большими, чтобы их можно было увидеть с микроскопом, и могут быть задействованы только слабые гравитационные поля, такие как поле, создаваемое Землей. Поскольку люди живут в таких условиях, классическая физика кажется интуитивно разумной, в то время как многие аспекты современной физики кажутся странными. Вот почему модели так полезны в современной физике - они позволяют нам концептуализировать явления, которые мы обычно не испытываем. Мы можем относиться к моделям в человеческих терминах и визуализировать, что происходит, когда объекты движутся с высокой скоростью, или представлять себе, какими могут быть объекты, слишком маленькие для наблюдения нашими чувствами. Например, мы можем понять свойства атома, потому что можем представить его в уме, хотя мы никогда не видели атом своими глазами. Новые инструменты, конечно же, позволяют нам лучше представить явления, которые мы не видим. Фактически, новые приборы позволили нам в последние годы фактически «изобразить» атом.

Некоторые из самых впечатляющих достижений в науке были сделаны в современной физике. Многие законы классической физики были изменены или отвергнуты, что привело к революционным изменениям в технологиях, обществе и нашем взгляде на Вселенную. Как и научная фантастика, современная физика наполнена увлекательными объектами, выходящими за рамки нашего обычного опыта, но у нее есть преимущество перед научной фантастикой в ​​том, что она очень реальна. Почему же тогда большая часть этого текста посвящена темам классической физики? Есть две основные причины: классическая физика дает чрезвычайно точное описание Вселенной в широком диапазоне повседневных обстоятельств, а знание классической физики необходимо для понимания современной физики.

Сама современная физика состоит из двух революционных теорий: теории относительности и квантовой механики. Эти теории имеют дело с очень быстрым и очень маленьким соответственно. Относительность должна использоваться всякий раз, когда объект движется со скоростью более 1% от скорости света или испытывает сильное гравитационное поле, например, около Солнца. Квантовая механика должна использоваться для объектов, меньших, чем можно увидеть в микроскоп. Комбинация этих двух теорий составляет релятивистскую квантовую механику, и она описывает поведение небольших объектов, движущихся с высокими скоростями или испытывающих сильное гравитационное поле. Релятивистская квантовая механика - лучшая универсально применимая теория, которая у нас есть. Из-за своей математической сложности она используется только при необходимости, а другие теории используются всякий раз, когда они дадут достаточно точные результаты. Однако мы обнаружим, что можем многое сделать в современной физике с помощью алгебры и тригонометрии, используемых в этом тексте.