Ярославский государственный университет
им. П.Г.Демидова
Физический факультет
Кафедра общей и экспериментальной физики
М.Н.Преображенский
Ф И З И К А
Ярославль 2011
ВВЕДЕНИЕ
Физика и ее место среди других наук. Методы познания в науке
Среди естественных наук, т.е. наук изучающих природу, можно выделить три: физику, химию и биологию. Физика изучает явления неорганического мира. Состав веществ, как правило, не меняется. Химия рассматривает превращения в неорганическом мире, а также и органические соединения. Биология занимается изучением живого мира.
Естественно, что в настоящее время это деление становится все более и более условным и провести четкие границы нельзя. Появляются новые науки на стыке выше перечисленных: физхимия, биохимия, биофизика.
Физика играет в этом ряду особую роль. Основные законы, введенные в физике – законы сохранения энергии, импульса, заряда – имеют всеобщий характер и действуют как в живой, так и в неживой материи. Физику в этом отношении можно рассматривать как основу всех наук. Химия занимается более сложными формами движения материи, а биология изучает наиболее сложные проявления материи. Высшие формы движения материи включают в себя формы низшего порядка, но помимо того в них появляется что-то принципиально новое.
Основные законы физики, смысл которых
мы хорошо понимаем, как правило, отличаются
изяществом и простотой, например
.
Все они были открыты в итоге кропотливой,
искусной экспериментальной работы.
Основной метод исследования в физике
это опыт, т.е. наблюдение исследуемого
явления в строго контролируемых условиях,
позволяющих воспроизвести его каждый
раз при повторении. На первых стадиях
открытия новых законов привлекаются
гипотезы – это научные предположения,
выдвигаемое для объяснения какого-либо
экспериментального факта. Гипотеза
прошедшая всестороннюю проверку и
подтверждение, превращается в закон, а
ряд объединенных законов в теорию.
Теория представляет систему основных
идей и закономерностей развития природы.
Так, например теория электромагнитных
волн Максвелла включает в себя законы
электромагнитной индукции Фарадея,
теорему Гаусса для электрических и
магнитных зарядов и закон Ампера.
Построение классической физики было завершено в начале ХХ столетия и многим казалось, что они могут объяснить очень многое. Однако были два явления, которые классическая физика объяснить не смогла. Во-первых, это тепловое излучение абсолютно черного тела и, во-вторых, противоречивое поведение эфира. Первую проблему решила квантовая механика. Впервые М. Планк ввел представление об излучении света порциями-квантами. Решение второй проблемы привело к созданию А. Эйнштейном общей теории относительности, основным постулатом которой было постоянство скорости света.
Однако развитие теории относительности и квантовой механики не умаляют роли классической или общей физики. Их законы носят более общий характер, но они переходят в законы классической физики при соответствующих предельных переходах.
Классическаяфизика
Квантовая
физика
Теория
относительности
Пространственная область, изучением которой занимается физика лежит от самых малых величин – 10-15м (размер протона) до самых огромных 1025 см (размер видимой части Вселенной).
В программу предмета «Физика» входят следующие разделы:
механика;
колебания и волны;
молекулярная физика и термодинамика;
электричество и магнетизм;
оптика;
основы атомной, ядерной и квантовой физики.