Оглавление
Одним из аспектов, усугубляющих страхи учеников и студентов перед физикой, является её сложная и обширная терминология: эти высокопоставленные учёные, кажется, говорят на своём собственном языке, лишь иногда прибегая к словам из бытовой речи!
Однако, есть среди них и исключения. Например, Стивен Хокинг, который объяснил миру, как функционирует космос, довольно простыми и понятными словами в своей книге «Краткая история времени».
На самом деле, язык физики не так уж сложен для понимания, особенно после изучения ключевых терминов и групп слов. Именно поэтому сегодня мы решили поделиться с вами этим необходимым глоссарием по физике!
В отличие от стандартного словаря, который может дать определение слову, но не даст вам более ясного его значения в научном контексте, мы попробуем “облечь” эти слова в понятную форму, чтобы вы могли понять саму суть терминологии и пополнить свои знания об этом предмете.
Попутно мы включим немного дополнительной информации, чтобы вы могли увидеть, как каждый термин выражается и применяется в такой дисциплине как физика.
Названия основных разделов физики
Физику можно разделить на две большие категории: классическая физика и современная физика. Отличить одно направление от другого довольно просто:
Любое открытие, сделанное до 1900 года, обычно считается классическим. А всё, что было создано или открыто после 1900 года, даже если и было построено на классической теории, считается современным, если оно привело к появлению новых направлений исследований и/или дискуссий.
Если вы занимаетесь исследованиями в области классической физики, то ваша работа может включать такие разделы как:
- Классическая механика: изучение и анализ объектов, видимых невооруженным глазом, включая планеты, звёзды и галактики;
- Законы движения Ньютона, описывающие взаимосвязь между телом и силами, действующими на него;
- Термодинамика: как функционирует температура по отношению к энергии и работе;
- Теории относительности Эйнштейна: специальная теория относительности (СТО) и общая теория относительности (OTO);
- Теория хаоса.
Что касается последнего раздела, лучший способ понять принцип теории хаоса — это представить его в контексте реального применения. Для наших целей можно прогноз погоды как демонстрацию функционирования данного направления.
На первый взгляд, погодные условия кажутся довольно случайными: один день идёт дождь, а на следующий день солнечно, затем нас ждёт умеренная температура, но, прежде чем показатель ртутного столбика на градуснике вдруг резко упадёт, мы должны предвидеть это и поспешить за шерстяными носками и тёплыми свитерами.
Какими бы непредсказуемыми ни были эти погодные изменения, в них есть закономерность, обусловленная множеством факторов.
Погода, с её влажностью и струйными течениями, считается динамической системой. Если у вас есть динамическая система, чувствительная к начальным условиям, вы можете проанализировать её поведение в определённый отрезок времени с помощью математических методов, что позволит предсказать её поведение в будущем.
Однако, как сказал математик Эдвард Лоренц: “Настоящее определяет будущее, но приблизительное настоящее не определяет приблизительное будущее.”
Это и есть примерное определение Теории хаоса.
Если вы хотите узнать больше об этом разделе и основных формулах и законах физики, обязательно обратитесь за помощью к репетитору, найти которого можно на Superprof.
Чем же тогда занимается современная физика?
Из-за технологических и интеллектуальных ограничений того периода, классической физике не хватает глубины объяснения, что может быть обеспечено только с помощью современных теорий, таких как квантовая механика, и/или с использованием теории относительности Эйнштейна — в отличие от теории относительности Галилея.
Суть современной физики заключается в работе с “крайностями”: либо с очень маленькими частицами, либо с очень большими аспектами или свойствами материи, бОльшими расстояниями или высокими скоростями.
А вот чем-то “средним” между этими крайностями и занимается классическая физика.
Более подходящим способом описать это можно, рассмотрев свойства газа. Исследования, проводимые при 0º по Цельсию, могут быть предметом классического исследования, но тот же самый газ при абсолютном нуле – -273,15º по Цельсию уже будет интересен тем, кто занимается современными физическими исследованиями.
Абсолютный ноль представляет собой полное отсутствие тепла; это нижний предел термодинамической шкалы температур.
Если вы студент бакалавриата, специализирующийся на физике, вы вряд ли сможете назвать себя классическим или современным физиком. Это объясняется тем, что современная физика сильно зависит от классических теорий.
В отличие от музыки, где можно специализироваться только на игре на классическом фортепиано или современном джазовом фортепиано, в такой дисциплине как физика нет необходимости выбирать между классическим и современным направлениями.
Однако, как начинающий физик, вы можете выбрать конкретную область физики, на которой вы сможете сконцентрироваться для более глубокого изучения. В следующей главе мы затронем эту тему более подробно.
Начиная свой путь в области физики, вдохновитесь физиками-первопроходцами и их открытиями в нашей статье!
Профессии, связанные с направлениями физики
Если вы остались без ума от «Теории большого взрыва», вы можете вдохновиться примером Шелдона Купера и стать физиком-теоретиком: это потребует от вас научиться применять и использовать математические уравнения для предсказания результатов различных теорий.
Однако, если вам больше по душе Леонард, вы можете обратить внимание на профессию физика-экспериментатора — в дополнение к деятельности своих коллег-теоретиков вы будете проводить настоящие эксперименты и записывать и анализировать свои результаты.
Радж — астрофизик, изучающий больше природу космических тел, чем их положение и то, как они движутся в пространстве.
Физика элементарных частиц, также известная как физика высоких энергий, подразумевает изучение частиц, из которых состоит материя и излучение. Обратите внимание, что частицей в этом смысле может быть что угодно, от электронов до пыли.
Прикладная физика предполагает ваше участие в разработке новых технологий или вашу помощь с решением трудных инженерных проблем, связанных с такими разработками. Эта область физики является связующим звеном между научными исследованиями и инженерией.
Биофизика заимствует методы анализа, используемые в физике для изучения любого биологического явления.
Ещё одно направление — это атомная физика. Помните эти изящные диаграммы оболочек, валентностей и электронов в ваших научных книгах? Их придумали врачи-атомщики, изучающие состав и структуру атомов.
Между атомной физикой и ядерной физикой существует разница, несмотря на то, что в русском и английском языках слова атомный и ядерный используются как синонимы.
Ядерная физика занимается исключительно ядром атома. Доводилось ли вам когда-нибудь делать МРТ? Это и другие аспекты ядерной медицины, такие как ПЭТ-сканирование и другая спектроскопия, появились именно благодаря открытиям в ядерной физике!
Физика конденсированного состояния — это раздел, изучающий поведение твёрдых и жидких тел с использованием различных физических законов.
Область исследований, которая представляет собой перекрёсток, где встречаются сразу несколько дисциплин: теоретическая физика, физика элементарных частиц , нанотехнологии и химия, называется физика твёрдого тела.
Это также одна из самых динамичных и быстроразвивающихся областей исследования в современной физике из-за её обширности и разнообразия материалов для изучения.
Терминология физики
Теперь, когда мы рассмотрели некоторые специальности, связанные с физикой, пришло время рассмотреть некоторые отдельные термины, которые вы, наверняка, уже слышали, но не знали их истинного значения!
Например, кварк — это элементарная частица. Однако, в этом случае ситуация с элементарной частицей оказывается довольно запутанной: (физические) кварки бывают 6 видов: нижние, верхние, странные, очарованные, прелестные и истинные. Забавные названия, не правда ли?
Кварки всегда представлены в конфигурациях из трёх: один верхний / два нижних; два верхних / один нижний и так далее.
Адрон — это два или более кварка, удерживаемые вместе благодаря сильному взаимодействию.
Каждый раз, когда вы слышите такие слова как адрон, бозон или фермион, помните, что эти имена означают классы субатомных частиц.
Вы когда-нибудь слышали об адронном коллайдере? Теперь вы знаете, каким образом появилось данное название!
Нейтрино — не самый “крутой” нейтрон в атоме; это субатомная частица без электрического заряда, которая обладает очень малой массой. Но вот путешествует он очень быстро, со скоростью близкой к скорости света!
Квант: это слово часто используется в физике, от описания отдельных областей исследования (квантовая хромодинамика) до описания целых разделов физики, таких как квантовая теория поля.
Квант представляет собой наименьшую возможную единицу, на которую можно разделить всё, что вы только можете себе представить: на квантовом уровне, например.
Изотоп – это возможная форма элемента. Два или более элемента могут иметь одинаковое количество протонов, но различаться по количеству нейтронов в ядре. Возможно, наиболее известным из таких элементов является Уран-235, который отличается от Урана-238 тем, что у него на 3 нейтрона меньше, хотя оба они являются элементом, идентифицированным как уран. (Уран-235 используется на атомных электростанциях и для изготовления ядерного оружия).
Мы склонны думать о волнах как о чём-то, что генерирует океан или что-то, что мы делаем руками, но физики связывают волны с любым колебанием, передающим энергию через материю или пространство. Волны могут быть либо вибрацией, либо колебанием физической среды или поля вокруг определённых мест. Два основных типа волн — это механические или электромагнитные.
Сможете ли вы угадать, какой тип волны испускает ваша микроволновая печь?
Теоретическая физика, астрофизика или физика плазмы: пока вы размышляете, в какой области физики вы могли бы развиваться профессионально, можете мотивировать себя тем, что когда-нибудь благодаря упорному труду вы сможете назвать жизненно важный элемент или частицу, которые будут известны будущим поколениям, в свою честь!
Слышали что-нибудь о Бозоне Хиггса? Думаем, что да! Чем не отличная иллюстрация нашего аргумента :)
А пока, вдохновляться можно интересными фактами из мира этой науки.
Платформа, объединяющая частных преподавателей и учеников
Понравилась статья? Оцените!
Загрузка...