1. Основні типи взаємодій у природі.

Сучасна фізика встановила існування чотирьох видів фундамен­тальних взаємодій: сильної, електромагнітної, слабкої і гравітацій­ної. Сильна взаємодія короткодійна і проявляється між частинками (адронами) лише в ядерних масштабах (10^-15м); слабка — ще більш короткодійна (близько 2-Ю^-18 м) і проявляється між елементарними частинками, відіграючи важливу роль при їх взаємних перетворен­нях; гравітаційна взаємодія далекодійна, притаманна всім просторово-часовим рівням існування матерії, але стає істотною для астрономіч­них об'єктів великої маси. Електромагнітна ж взаємодія внаслідок того, що вона на багато порядків інтенсивніша від гравітаційної і слабкої та є далекодійною, на противагу сильній взаємодії, зустріча­ється найчастіше і багата проявами в мега-, макро- і мікросвіті. Електромагнітною є взаємодія між ядрами та електронами в атомах, міжатомна взаємодія в молекулах (хімічний зв'язок), міжмолекулярна взаємодія (утворення конденсованої речовини). До електромагнітної природи зводяться сили пружності, тертя, поверхневого натягу тощо; ними визначаються хімічні та агрегатні перетворення, різноманітні електричні, магнітні та оптичні явища. Електромагнітні явища відіграють істотну роль у космосі: магнітні поля планет призводять до виникнення радіаційних шарів; випромінення електромагнітної енергії Сонцем і зірками впливає на земні процеси. Закони електро­магнетизму лежать в основі будови і дії різноманітних радіотехніч­них, електротехнічних та багатьох інших приладів і пристроїв, без яких неможливо уявити сучасне життя.

1.2. Фундаментальні закони і феноменологічні закономірності, динамічні рівняння, закони збереження і статистичні закономірності.

Фізика - це наука про природу в найзагальнішому сенсі. Вона вивчає матерію (речовина і поля) і найбільш прості і разом з тим найбільш загальні форми її руху, а також фундаментальні взаємодії природи, що керують рухом матерії. Деякі закономірності є загальними для всіх матеріальних систем, наприклад, збереження енергії, - їх називають фізичними законами. Фізику іноді називають "фундаментальною наукою", оскільки інші природничі науки описують тільки деякий клас матеріальних систем, що підкоряються законам фізики. Наприклад, хімія вивчає атоми, утворені з них речовини і перетворення однієї речовини в іншу. Хімічні ж властивості речовини однозначно визначаються фізичними властивостями атомів і молекул, що описуються в таких розділах фізики, як термодинаміка, електро-магнетизм і квантова фізика. Фізика тісно пов'язана з математикою: математика надає апарат, за допомогою якого фізичні закони можуть бути точно сформульовані. Фізичні теорії майже завжди формулюються у вигляді математичних виразів, причому використовуються складніші розділи математики, ніж зазвичай в інших науках. І навпаки, розвиток багатьох областей математики стимулювався потребами фізичних теорій. Класична фізика вивчала способи взаємодії і будову макроскопічних тіл, закони класичної механіки описують процеси макросвіту. Сучасна ж фізика (квантова) займається вивченням мікросвіту, відповідно закони квантової механіки описують поведінку мікрочастинок. Мегасвіт - предмет астрономії та космології, які спираються на гіпотези, ідеї та принципи некласичної (релятивістської і квантової) фізики; Динамічні закономірності характеризують поведінку ізольованих, індивідуальних об'єктів і дозволяють встановити точно певний зв'язок між окремими станами предмета. Динамічні закономірності повторюються в кожному конкретному випадку і мають однозначний характер. Наприклад, динамічними законами є закони класичної механіки. Статистичні закономірності проявляються в масі явищ, і мають форму тенденції. Ці закони інакше називають імовірнісними, так як вони описують стан індивідуального об'єкта лише з певною часткою ймовірності. Статистична закономірність виникає в результаті взаємодії значної кількості елементів, тому характеризує їх поведінку в цілому. Необхідність у статистичних закономірностях проявляється через дію безлічі випадкових факторів. Приклад: закони квантової механіки. Закон збереження імпульсу є наслідком законів Ньютона для замкнутих систем, тобто систем, на які не діють зовнішні сили або результуючі дії зовнішніх сил скомпенсовано. З більш фундаментальної точки зору є взаємозв'язок закону збереження імпульсу і однорідності простору. Закон збереження енергії є наслідком законів Ньютона для замкнених консервативних систем, тобто систем, в яких діє тільки консервативні сили. З більш фундаментальної точки зору є взаємозв'язок закону збереження енергії і однорідності часу.