Fizika

Vikipēdijas raksts

Fizika (grieķu: physis (φύσις) - daba) ir dabaszinātne, kura pēta matērijas un enerģijas īpašības, to mijiedarbību laikā un telpā. Šī zinātne aplūko tādus jēdzienus kā, piemēram, spēks, enerģija, masa un lādiņš. Kā eksperimentāla zinātne, tās mērķis ir izprast dabas likumus.

Fizika ir viena no vecākajām zinātnēm. Viena no fizikas nozarēm ir astronomija, tādēļ fiziku var saukt arī par pašu vecāko zinātni. Fizika ir cieši saistīta arī ar citām zinātnēm, piemēram, ar ķīmiju, bioloģiju, matemātiku un pat ar filozofiju. Ķīmijā it sevišķi izmanto atklājumus kvantu mehānikā, elektromagnētismā un termodinamikā. 17.gadsimtā, kad sākās zinātniskā revolūcija, fiziku vairs nevarēja strikti atdalīt no citām zinātnēm.

Fizikas atklājumi bieži tiek izmantoti tehnoloģiju jomā, dažreiz ietekmē arī citas zinātnes, piemēram, matemātiku un filozofiju. Piemēram, elektromagnētisma izprašana ļāva izgudrot dažādas sadzīvē noderīgas elektriskas ierīces (televizorus, datorus, elektropreces utt.). Savukārt termodinamikas atklājumi ļāva izveidot motorizētus transportlīdzekļus, mehānikas atklājumi pilnveidoja rēķināšanas metodes, kvantu ķīmija un mikrobioloģija pilnveidojās tiklīdz tika izgudroti elektronmikroskopi.

[izmainīt šo sadaļu] Vēsture

16.gs. beigās Galileo Galilejs sāka izmantot eksperimentus, lai apstiprinātu zinātniskas teorijas. Šāds eksperimentu izmantojums ir zinātniskās metodes pamatā. Galilejs veiksmīgi pētīja dinamiku, īpaši inerci. 1687. gadā Īzaks Ņūtons publicēja darbu "Matemātikas principi" (Principia Mathematica), kurā aprakstītas divas būtiskas fizikas teorijas - Ņūtona kustības likumi, uz ko balstās klasiskā mehānika, un Ņūtona gravitācijas likums, kas apraksta vienu no četrām mijiedarbībām, gravitāciju. Gravitācijas likuma formulēšana aizsāka astrofizikas nozari, kas apraksta astronomiskus fenomenus, izmantojot fizikas teorijas.

Sākot ar 17.gs., veiksmīgi tika pētīta termodinamika. 1798. gadā Tompsons demonstrēja mehāniskā darba pārvēršanos siltumā, un 1847. gadā Džouls formulēja enerģijas nezūdamības likumu.

Maikls Faradejs, Oms un citi pētīja elektrību un magnētismu. 1855. gadā Džeims Klerks Maksvels abas teorijas apvienoja vienā - elektromagnētisma teorijā, ko apraksta Maksvela vienādojumi. Šī teorija paredzēja, ka gaisma ir elektromagnētisks vilnis.

1895.gadā Rentgens atklāja rentgenstarus, kas izrādījās esam augstas frekvences elektromagnētiskā radiācija. Radioaktivitāti 1896.gadā atklāja Henrijs Bekerels un vēlāk pētīja Pjērs un Marija Kirī, kā arī citi. Šādi aizsākās kodolfizikas nozare.

1897.gadā Tomsons atklāja elementārdaļiņas elektrona eksistenci. 1904. gadā viņš piedāvāja pirmo atoma modeli.

1905.gadā Alberts Einšteins formulēja savu speciālo relativitātes teoriju, kas laiku un telpu apvienoja laiktelpā. Relativitātes teorija piedāvā no klasiskās mehānikas būtiski atšķirīgu fizikālās pasaules struktūras ideju. 1915.gadā Einšteins formulēja savu vispārīgo relativitātes teoriju, kas izskaidroja arī gravitāciju, tā nomainīdama Ņūtona gravitācijas likumu. Abas teorijas sakrīt, kad runa ir par nelieliem ķermeņiem un enerģijas daudzumiem.

1911.gadā Ernests Rezerfords atklāja atoma kodola un protonu eksistenci. Neitronu eksistenci 1932.gadā atklāja Čedviks.

Sākot ar 1900.gadu, Makss Planks, Alberts Einšteins un Nilss Bors attīstīja kvantu teorijas, lai izskaidrotu dažādus neparastus eksperimentu rezultātus, ieviešot diskrētos enerģijas līmeņus. 1925.gadā Verners Heizenbergs un 1926.gadā Šrēdingers un Diraks formulēja kvantu mehāniku, kas izskaidroja iepriekšējās kvantu teorijas. Kvantu mehānikā fizisko mērījumu rezultāti ir būtībā nenoteikti; teorija apraksta ar šo nenoteiktību saistītos aprēķinus. Tā veiksmīgi apraksta matērijas uzvedību, kad runa par ļoti sīkiem lielumiem.

Otrā pasaules kara laikā gan ASV, gan Vācija aktīvi nodarbojās ar kodolfizikas pētniecību ar nolūku radīt atombumbu. Vāciešiem Heizenberga vadībā šo mērķi sasniegt neizdevās, savukārt amerikāņu Manhetenas projekts vainagojās ar panākumiem. 1945. gadā Trīsvienībā netālu no Alamogordo, Ņūmeksikas, tika detonēts pirmais atomspridzeklis.

Kvantu lauku teorija tika attīstīta, lai paplašinātu kvantu teoriju un tā nebūtu pretrunā ar speciālo relativitātes teoriju. To attīstīja 1940-tajos tādi zinātnieki kā Feinmens, Švingers, Tomonaga un Daisons. Viņi formulēja kvantu elektrodinamikas teoriju, kas apraksta elektromagnētisko mijiedarbību.

Kvantu lauku teorija kļuva par pamatu modernajai daļiņu fizikai, kas pētī fundamentālās mijiedarbības un elementārdaļiņas. Līdz 1970-tajiem gadiem tika izveidots tā dēvētais standartmodelis, kas veiksmīgi apraksta gandrīz visas līdz šim novērotās elementārdaļiņas.

Mūsdienās ikvienam skolniekam, beidzot skolu, ir jāapgūst fizikas pamati. Fizika tiek pasniegta vispārizglītojošajās skolās, sākot ar 8.klasi, un fizikas kurss noslēdzas, 12.klasi beidzot.

[izmainīt šo sadaļu] Fizikas nozares

Astrofizika	Astronomija	Cietvielu mehānika	Daļiņu fizika	Elektrodinamika
Elektronika	Elektromagnētisms	Fotonika	Hidrodinamika	Kodolfizika
Kristālisko vielu fizika	Kvantu mehānika	Lāzeru fizika	Mehānika	Mikropasaules fizika
Molekulārfizika	Nekristālisko vielu fizika	Optika	Relativitātes teorija	Siltumfizika
Skaitlošanas fizika	Statistiskā fizika	Teorētiskā mehānika	Termodinamika	Vielas uzbūve

[izmainīt šo sadaļu] Mūsdienu attīstība

Par vienu no mūsdienu izcilākajiem zinātniekiem tiek uzskatīts Stīvens Hokings, kura ievērojamākie darbi saistīti ar melnajiem caurumiem un termodinamiku.