Что такое физика?

Давайте подумаем о том, что такое физика и какие темы рассматриваются в вводном курсе физики.

Что такое физика?

Честно говоря, сложно дать точное определение, что такое физика. Дело в том, что физика постоянно меняется по мере того, как человечество движется вперёд и делает новые открытия. Возникают теории, которые не просто дают новые ответы. Они также ставят новые вопросы перед учёными, которые, возможно, с точки зрения прежних физических теорий вообще не имели смысла. Это делает физику интересной и захватывающей наукой, но при этом заставляет учёных часто искать обобщение уже существующих понятий и теорий, которые не обязательно будет по-прежнему актуальны в будущем.

Тем не менее, определения нужно знать. Итак, в этом разделе вы познакомим вас с физическими понятиями. В основном, физики стараются делать следующее.

Точно определить фундаментальные измеримые величины во вселенной (например, скорость, электрическое поле, кинетическая энергия). Попытка найти наиболее фундаментальное описание окружающего нас мира - это задача, которая исторически всегда являлась важной частью физики. Мы постарались изобразить это на карикатуре ниже.
Некоторые измеримые величины не считаются фундаментальными, например, население Ирландии или стоимость акций на фондовой бирже. Даже несмотря на то что эти величины можно измерить и теоретически описать невероятно сложными применениями фундаментальных законов физики, теории, касающиеся таких понятий традиционно к физике не относятся. Точная граница между фундаментальным и не фундаментальным достаточно размыта и меняется с развитием истории.
Некое эмпирическое правило заключается в том, что если бы вы задавали вопрос «почему?» снова и снова, на каждое объяснение, которое вам давал бы ваш учитель, последний и самый «научный» ответ, который учитель даст вам, скорее всего, будет законом физики (если, конечно, до этого момента вас не выгонят из класса).
Найти соотношения между этими фундаментальными измеримыми величинами (например, законы Ньютона, закон сохранения энергии, специальная теория относительности). Эти закономерности и корреляции выражаются при помощи слов, формул, схем, графиков, диаграмм, моделей и прочими способами, позволяющими выразить некое соотношение так, чтобы люди смогли понять его и использовать в дальнейшем.
Хотите — верьте, хотите — нет, но используемые в физике принципы, графики, законы и формулы были придуманы не для того, чтобы усложнить представления о вселенной, а наоборот — чтобы проще объяснить, как устроен окружающий мир, и точнее определить его закономерности. Это может оказаться слабым утешением для студента-физика, который вынужден запоминать, как ему кажется, случайный и бессмысленный набор формул и определений, но помните, что за пугающими и непонятными математическими символами, как правило, скрывается простая концептуальная идея. Математика лишь позволяет сформулировать концептуальную идею максимально кратко и точно.

Изображение предоставлено: Приключения внутри атома, 1948 General Electric, Джордж Руссос (доступно для всех)

Честно говоря, сведя всю физику всего к двум действиям, мы очень сильно упростили картину и умолчали о многих тонкостях того, что делают физики и как они это делают. Но попытка описать сложный мир простыми и понятными прикладными законами — это и есть главная задача физики как науки. Поэтому, возможно, попытка описать работу физиков простыми и ясными понятиями — не такая уж и плохая идея.

Что я буду изучать в курсе физики Академии Хана?

В курсе физике мы хотим объяснить, почему предметы вокруг нас движутся именно так, а не иначе. Но нам было бы очень трудно объяснить движение, если бы мы не знали, как его описать. Поэтому в разделах Одномерное движение и Двумерное движение, мы первым делом научимся точно описывать перемещение объектов, а затем рассмотрим другие характеристики для некоторых особых случаев кинематики.

Как только мы научимся точно описывать движение, тогда в разделе Силы и законы Ньютона мы узнаем, как с помощью концепции силы можно объяснить почему движение объектов изменяется.

Мы продолжим углублять и расширять наши представления о движении, показывая, что законы сохранения — это ещё один способ объяснить, как движутся предметы. Эти законы описывают ограничения движения в системе. О сохранении энергии мы расскажем в разделе Работа и энергия, а о сохранении импульса — в разделе Столкновения и линейный импульс.

До этого момента мы в основном будем рассматривать объекты, которые движутся с постоянной угловой скорость, поэтому в разделе Момент, момент силы, момент импульса мы узнаем, как описывать и объяснять вращательное движение. Также мы познакомимся с ещё одним законом сохранения — закон сохранения момента импульса.

После этого мы используем наши знания о движении, силах и законах сохранения, чтобы проанализировать некоторые силы и явления. Мы изучим поведение жидкостей и газов в разделах Жидкости и Теплофизика. Затем в разделах Электричество и Магнетизм узнаем о двух новых силах – силах электрического и магнитного взаимодействия. В разделе Цепи мы увидим, как электрические силы вызывают ток. В разделе Оптика мы исследуем способы, с помощью которых электромагнитные волны (то есть свет) могут преломляться и отражаться. Разобравшись со светом, мы перейдём к теории Эйнштейна в разделе Специальная теория относительности. И это только некоторые из тем, которые мы затронем.

К концу курса у вас должно быть хорошее понимание основ физики и математических инструментов, которые используют физики для описания и объяснения законов вселенной. Но никакой краткий обзор не может описать все интересные и захватывающие аспекты физики. Лучший способ о них узнать – это присоединиться к курсу и убедиться в этом самому.

Хотите присоединиться к обсуждению?

Войти

Сортировать по:

Пока нет ни одной записи.

Знаете английский? Нажмите здесь, чтобы увидеть обсуждение, которое происходит на английской версии сайта.