Образование - Физика - Разделы физики

dimo4ka | Просмотров: 876


Физика-это самая фундаментальная из всех наук и поэтому ее ветвей эволюционировали, чтобы понять каждое базовых аспекта физического мира. Из физики элементарных частиц, в биофизике, филиалах этой теме предлагаем увлекательное исследование возможностей для всех, кто готов продолжать. Если вы думаете сделать карьеру в физике, не читайте эту статью, чтобы получить с высоты птичьего полета этой обширной теме. Воображение природы намного превосходит наши собственные.
- Ричард отдела FeynmanThe научных изысканиях в конкретных отраслях, как физика, химия и биология, это рукотворное дело. Вселенная, совокупность пространства, времени, материи и энергии, знает никаких разделений; он просто действует в соответствии с набором согласованных законов, создавая все более красивые сложные произведения искусства. Все связано со всем остальным во Вселенной и, следовательно, никакого фактического деления. Нужно понимать, что это разделение всей совокупности знаний на отсеки, это вопрос удобства человека.

Как слепые интерпретации слона, мы создаем наши собственные теории о Вселенной, основываясь на том, что мы знаем. Никогда не ограничивать себя в этих искусственных разделений известных областях человеческого знания. Страстно исследовать все, что привлекает ваше любопытство и удивление. Физики, в ее начале был известен как естественной философии. Тогда эту тему не так много специализированных, должен быть разбит на сотни дифференцированных полей. Философия-это попытка человека осмыслить все, что происходит в природе, чтобы найти причину за все. Таким образом, вы могли бы назвать его естественной философии, но это наука о наиболее точный вид.

Как физики пошел на изучении природы в все глубже и глубже уровня, в различных отраслях физики развивались, с внятной теоретической структуры. Описать и обосновать, за все, что происходит, на весах меньше, чем размер ядра, чтобы весы больше, чем галактики, был создан другой филиал, на каждом уровне. Это объясняется тем, что каждая ветвь опирается на ряд принципов и приближений, которые лучше всего описывают явления на этом уровне.

Как показано в прилагаемом рисунке, в целом, физики, поле можно разделить на четыре сферы, на основе энергии и размера организаций, участвующих. Физика на уровне размера футбольных мячей и планет, и при скоростях в размере до нескольких километров в час, можно объяснить с помощью классической механики. На низких скоростях, но размеров атома, лучшее описание соответствующих странных явлений, обеспечивается квантовой механики. При скоростях, близких к скорости света участвуют (примерно 3 х 108 м/с), лучшую теоретическую структуру, которая может объяснить все явления, является релятивистская механика. По размеру меньших, чем масштаб атомного ядра (&ЛТ; 10-15), квантовой теории поля обеспечивает наиболее точное объяснение природных явлений.

Ветви физики можно разделить на два вида, которые являются теоретической и экспериментальной физики. Причина этого лучше всего понимается в словах великого физика, проф. Ричард Фейнман. Я его цитирую из Фейнмановские Лекции по физике:

Принцип науки, определение практически, заключается в следующем: 'проверку всех знаний является эксперимент'. Эксперимент-единственный судья научной истины. '. . . Сам эксперимент. . Дает нам подсказки. . Но также необходимо 'воображение', чтобы создать из этих подсказок великих обобщений - угадать, за замечательный, простой, но очень странные узоры под ними. . А потом для эксперимента еще раз проверить, правильно ли мы сделали правильно угадать. Этот процесс воображения настолько труден, что есть разделение труда в физике: есть физики-теоретики, которые воображают, вычислить и угадать на новые законы, но не эксперимента, а затем есть несколько экспериментальных физиков, эксперимент, представить, умозаключать и думаю.

Я думаю, что это адекватно объясняет, почему существует разделение труда по физике в двух ветках. Поля дополняют друг друга. У каждой отрасли есть теоретическая и экспериментальная дисциплина. Теория не может быть проверена без опытов и экспериментов невозможно без теоретической основы и направления. Так вот краткий обзор всей физики домен. Вы не только познакомитесь с природой знания и работать в каждой ветке, но вы также будет предоставлена информация о наиболее заметных открытий в каждом домене и лучших вводных книг.

Филиалы Физики
Вот список основных отраслей физики, вместе с резюме того, что изучается в каждом. Каждая ветвь, в свою очередь, делится на более мелкие отделения. Как пояснили ранее, в каждой из этих отраслей, за исключением математической физики, экспериментальной и теоретической подразделения. Классификация этих ветвей является искусственным и они накладываются друг на друга, для создания дополнительных специализированных областях.

Классическая Механика
Это древнейшая ветвь физики, которая аналитически описывает движение всех объектов на макроскопическом. Там описано все от, как большие объекты, такие как шары отскакивают, почему маятников качания, как планеты вращаются вокруг Солнца. Он описывает механику всех видов на больших масштабах и называются классическими, потому что он не может объяснить движения на атомном уровне. Такой проблема, что классическая механика пытается решить это. Если такие вот силы, действующие на тела со специфическими массы, помещают в такие относительные расстояния, что движение объектов?

В частности, она дает теоретическую основу для построения детерминированного уравнения движения для тел, находящихся под действием сил. Три из основных подразделений области, по типу математического аппарата, используемого, являются Ньютоновской механики (задачи решаются с помощью постановления в законную силу векторов, действующих на тела), Гамильтоновой механики (уравнение движения выводится из суммы кинетической и потенциальной энергий системы, называют Гамильтоновым) и Лагранжевой механики (уравнение движения выводится из разности кинетической и потенциальной энергий системы, называют Лагранжиан, используя принцип наименьшего действия). Третий формализм, на основе Лагранжевых уравнений движения, находит применение во всей физике, включая квантовую механику, релятивистскую механику и квантовую теорию поля.

Традиционно, поле можно разделить на следующие подразделения, которые статика (изучение системы в равновесии), динамику (учение о движении, по отношению к силам) и Кинематика (исследование движения, без привязки к его возбудителей). Сегодня все поле классифицируется как часть механики.

Заметных Открытий
Законы Ньютона, всемирного тяготения, три закона Ньютона, Ньютоновская механика, Лагранжева и Гамильтонова механика, Нетер теорема
Лучшие Справочники
Классическая механика Н. Голдстейн, Классическая Динамика частиц и систем Марион и Торнтон, Фейнмановские лекции, Том 1 Ричард Фейнман, физики Р. Резник и D. Холлидей, Математические методы классической механики в.. Я. Арнольд, механика Объем 1 л. Д. Ландау, Е. М. Лифшица (1976), курс классической механики в mit ocw университета имени проф.. Уолтер Левин
Механика Жидкости И Газа
Механика жидкости и газа специализированные отделения классической механики, которая описывает физику всех видов жидкостей, включая газы, жидкости и плазмы. Все дело в этом поле моделируется как непрерывный процесс, без учета индивидуальных свойств составляющих элементов, как атомы во внимание. Он может описать поведение растворов и их свойств при различных условиях, в том числе их потока через трубы. Он может описывать реальную жизнь явления, как подъем воды от корней растений к вершине, течения рек, помощь в оформлении крылья самолета, гидравлических прессов и насосов, с помощью которых можно предсказать погоду, и может быть применим практически в любой ситуации, где жидкости не участвует. Аэродинамика (исследование жидкостей, таких как воздух в особенности и динамика полета) и вычислительной гидродинамики (CFD) (Вычислительно смоделированные численные решения в задачах механики жидкости) являются одной из его премьер-филиалы. Эту тему также можно разделить на жидкости статики и динамики, описывающих жидкость в состоянии покоя и в движении.

Заметных Открытий
Навье-Стокса (описать движение жидкости в соответствии с Ньютоновской механикой), Бернулли принцип (описывает движение жидкостей с очень низкой или нулевой вязкостью), закон Архимеда (описывает выталкивающей силы на тело, погруженное в жидкость)
Лучшие Справочники
Механики жидкости Дж.. Spurk, Н. Аксель, механика жидкости Фрэнка. М. Белый, Теоретическая физика том 6 (гидромеханики) Ландау и Лифшица
Математической Физики
Аналитические инструменты, необходимые для теории, обеспечиваются математической физики. Математика-это язык, на котором природа говорит. Чтобы знать, как она функционирует на более глубоком уровне, необходимо освоить полностью этот язык, и каждый ее диалект. Поле совпадения между физики и математики. Это обеспечивает строгую логическую базу и полный набор инструментов, необходимых для использования сложных математических машин в теоретической физике.

Просто как работник должны использовать правильные инструменты, чтобы сделать его работу, так должен использовать физик правильный математический инструментарий для решения проблемы. Чем больше и глубже мы исследуем природу, каждый новый закон обнаружен может быть выражено только в новой форме математика.

Заметные Инструменты
Дифференциальное и интегральное исчисление, Комплексный анализ, Дифференциальная Геометрия, Симплектическая Геометрия, векторные расслоения, линейная алгебра, спектральной теории операторов, функционального анализа, теории групп, теории вероятностей, топологии, теории представлений, оператором Алгебра, интегралы по траекториям
Лучших Вводных Книг
Методы теоретической физики Морса и Фешбаха, Математические методы для физиков Джордж Б. Arfken, Ханс Дж. Вебер, математике, классической и квантовой физике Ф. Вт с. Байрон и Р. Фуллер, Математические методы в физических наук Марии Л. Боаш, Комплексный анализ Ларса Алфорс
Классическая Электродинамика
Это поле является наиболее широко применяемой из всех филиалов. Классическая электродинамика, основанная на законах Максвелла электромагнетизма, в которой описаны все виды электромагнитных явлений от атомной до глобальных масштабов. Она является теоретической основой для оптики, телекоммуникаций и многих других суб-полей. Его домен простирается на всю природу, как электромагнитная сила всепроникающей. От проектирования коммуникационных антенн для создания электрических цепей, поле действительно широкая применимость.

Заметных Открытий
Максвелла уравнения Электромагнетизма (описание поведения электромагнитного поля и его связь с начислениями), сила Лоренца (обозначает силу, которую испытывает заряд, движущийся под действием магнитного и электрического полей), Jefimenko уравнений, Liénard-Wiechert потенциалов, закон Фарадея, Ленца закон
Лучших Вводных Книг
Классической теории поля Ландау и Лифшица, Фейнмановские Лекции по физике: вып. 2 Ричард Фейнман, Лейтон, Сэндс, классической электродинамики Дж.. Д. Джексон, Серия Физика Беркли Объем. 2 Эдвард М. Перселл, Классическая электричество и магнетизм Вольфганг к. Ч. Пановски и Филипс Мельба
Квантовая Механика
Эта ветка описывает новый вид механики, которые могут объяснить явления на субатомном уровне, где классическая механика не. От точное описание спектров водорода, прогнозирование фотоэффекта, объяснения излучения черного тела, для описания структуры молекул, эта наука, исходя из расчета волновых функций для частицы вероятности, является одним из самых загадочных физических теорий. Он основан на принцип неопределенности (который гласит, что импульс и положение любой частицы, не может быть известно одновременно с произвольной точностью) и строит картину мира, где все ведут себя как волны и частицы. Электромагнитные волны показывают свойствами частицы, действуя как кванты энергии, известные как фотоны, а электроны, как известно, ведут себя как волны. В квантовом мире частицы тоннель сквозь стены, есть вероятность, существующие в нескольких местах одновременно, и могут быть связаны с другим физически отключен частиц через таинственное свойство квантовой запутанности. С целью создания эффективных полупроводники, лазеры, квантовые компьютеры, к изучению свойств материалов, квантовой механики, очень широк в своем диапазоне применения.

Заметных Открытий
Уравнение Шредингера (через раствор, он обеспечивает волновая функция, описывающая движение частицы), принцип неопределенности, раствор атома водорода, фотоэффекта, квантовый эффект Холла, эффект Комптона
Лучших Вводных Книг
Фейнмановские Лекции по физике, вып. 3 Ричард Фейнман, современной квантовой механики Дж.. Дж. Сакураи, Введение в квантовую механику Дэвидом J. Гриффитс, принципы квантовой механики на р. Шанкар
Термодинамика и Статистическая механика
Термодинамика и статистическая физика являются профильными отделениями, которые предоставляют теоретический механизм для описания движения явления в многочастичной системы. Хотя одним движением частицы могут быть проанализированы с помощью квантовой механики, она не может описать многочастичной системы аналитически, в качестве переменных расчета слишком много. Итак, требуется статистический подход, который описывает движение материи навалом. Термодинамика является предшественником статистической механики. Он описывает макроскопические свойства частицы навалом. Принципы этой статистической науки находят применение в финансах и экономике. Основные теории находит применение практически в любой ситуации, когда вы думаете о агрегаты частиц.

Лучших Вводных Книг
Статистическая механика Р. К. Pathria и Павла д. Бил, Статистическая механика по Кэрсон Хуанг, Основы статистической механики Б. Б. Лод, Статистическая механика: курс лекций Ричарда Фейнмана
Физика Конденсированных Сред
Физика конденсированных сред является подразделом квантовой физики и статистической механики, которая описывает все явления, которые происходят в материи, существующей в сокращенной форме, которая включает в себя металлы, полупроводники, и все типы материалов, которые существуют в виде скоплений материи. Это включает все от жидкостей, твердых веществ, газов. Физика полупроводниковых приборов, что мощность информационных технологий, является результатом научно-исследовательских разработок в физике конденсированных сред. Он описывает все явления в массе материи, как ферромагнетизм, сверхтекучесть, и сверхпроводимость.

Заметных Открытий
Теория функционала плотности, теория БКШ сверхпроводимости, эффект Кондо (рассеяние электронов, индуцированных магнитных примесей в металлах), Электронная теория твердых тел, модель Хаббарда, Бозе-Эйнштейновский конденсат, Сверхтекучесть
Ядерная Физика
Ядерная физика описывает все явления, которые происходят на уровне атомного ядра. Это касается и объясняет явления, как радиоактивность, ядерные реакции деления и синтеза. Разработок в области ядерной физики привели к производству ядерного оружия, как атомная бомба, водородная бомба, и сделаны доступный источник ядерной энергии для человечества. Исследования, касающиеся строительства, обслуживания и развертывания ядерных реакторов составляет важную часть исследования, помимо разработки термоядерных реакторов, которые могут полностью обеспечить чистой энергии на очень низкой стоимости.

Заметные открытия и изобретения
Радиоактивного распада (Альфа, бета, гамма), ядерного деления, массы энергии отношение эквивалентности, термоядерной реакции синтеза (было обнаружено, что включение таких звезд, как наше солнце), управляемого термоядерного синтеза реакторов, Инерционном термоядерном синтезе, ядерной бомбы, искусственное превращение элементов
Лучших Вводных Книг
Вводный ядерной физики Кеннет с. Крейн, ядерной физике Каплан
В релятивистской квантовой механике и квантовой теории поля
Это физика, которая описывает элементарные частицы, которые очень маленький и очень быстро. Он также известен как физика элементарных частиц. Поле базируется на трех теоретических основах квантовой механики, специальной теории относительности и концепция поля. Она возникла в результате объединения всех этих трех основных идей и описывает физику элементарных частиц материи. Он описывает всех фундаментальных взаимодействий природы (сильное ядерное взаимодействие, слабое ядерное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие), кроме силы тяжести, на основе так называемой стандартной модели.

Заметных Открытий
Уравнение дирака, Квантовая Хромодинамика (описывает взаимодействия кварков и сильного взаимодействия, которые опосредуются бозонов, называемыми глюонами), Квантовая Электродинамика (описывает электромагнитное взаимодействие, чтобы быть силой опосредуется через фотонами между заряженными частицами), Квантовая Flavordynamics (описывает слабое ядерное взаимодействие в силу опосредованного через W и Z-бозонов), Электрослабой теории (Теория, которая объединяет электромагнитное взаимодействие, слабые ядерные силы), открытие бозона Хиггса на lhc, экспериментального подтверждения существования кварков и глюонов, Перенормировка (метод, который избавляет от бесконечностей, возникающих в теории вычисления полей), путь интегральной формулировке квантовой теории поля диаграммы Фейнмана
Лучших Вводных Книг
Введение в квантовую теорию поля Майкл Е. Пескин, которым и дан в. Шредер, квантовой теории поля Itzykson, квантовой теории поля Марк Srednicki, квантовой теории поля с Мандл Франц и Грэм шо, Квантовая Теория поля на Льюис Райдер, КЭД: странная Теория света и вещества Ричард Фейнман
Астрономия и Астрофизика
Астрономия-это обсервационное исследование Вселенной во всех ее проявлениях и астрофизики (слияние всех других отраслей), является теоретической основой, которая может объяснить все эти явления. Это наиболее всеобъемлющий из всех отраслей физики, которая, что единственной целью объяснить каждый феномен, который происходит во Вселенной. Из объяснения того, что полномочия звезд, каталогизации галактик во Вселенной с помощью наземных и космических телескопов, для поиска внеземных планет, поле включает в себя различные интересные предметы.

Заметных Открытий
В результате термоядерных реакций в звездах, наблюдения пульсаров, сверхновых и квазаров, Теория звездной эволюции (объясняет рождение и смерть звезд), Теория формирования Солнечной системы, Квазаров (квази-Звездных объектов), открытие нейтронов звезд и черных дыр
Лучших Вводных Книг
Теоретическая Астрофизика Объем. 1-2-3 по Тану Падманабхан
Релятивистская механика, Общая теория относительности и Космология
Общая теория относительности описывает гравитацию во всех масштабах. Он трактует гравитацию не как силу, а как следствие искривления пространства-времени. Пространства вокруг массивных объектов на самом деле получает деформированные и изогнутые. Гравитация-это следствие этого искривление пространства-времени. Специальная теория относительности объединяет пространство и время в пространстве-времени и общая теория относительности делает его взаимодействия с веществом. Сколько места коробит, зависит от содержания материи и энергии в нем. Простыми словами, Общая теория относительности описывается, 'дело говорит пространство как изгиб, пространство говорит материи, как двигаться'.

В силу принципа относительности такова, что она родила новая космология, которая обеспечивает основу, которая может описать эволюцию Вселенной в целом.

Заметных Открытий
Теория большого взрыва (описывает, как Вселенная возникла из сингулярности), черные дыры, кротовые норы (Теоретические туннели пространства-времени, которые подключаются к далекой точки Вселенной), крупномасштабная структура образования (теории, описывающей эволюцию массивных конструкций, таких как наша Галактика Млечный Путь), темной энергии (все еще загадочной силы, вызывающие расширение Вселенной), космическое Микроволновое фоновое излучение (послесвечение большого взрыва)
Лучших Вводных Книг
Гравитация : Введение в общую теорию относительности Эйнштейна исполнителя James Hartle, пространство-время и геометрия: Введение в общую теорию относительности Шон Кэрролл, тяготение Мизнера, Торна и Уилера, Введение в космологии Дж.. В. Naralikar, гравитация: основы и границах Тану Падманабхан, ото Роберта М. Вальд
Это был краткий обзор физики. Есть много специализированных отделений, как Биофизика (поле, которое распространяется принципах физики, био-молекулярных реакций), нелинейная динамика (работает на уравнениях нелинейной вид, что не может предоставить точных аналитических решений) и струнные теории (теория великого объединения, которая направлена на объединение всех фундаментальных сил). Надеюсь, этот краткий гид был заинтригован достаточно, чтобы исследовать эту обширную тему даже более подробно.


Комментарии


Ваше имя:

Комментарий:

ответьте цифрой: дeвять + пять =



Разделы физики Разделы физики