Просмотр кода страницы Русская Википедия:Физика

{{Русская Википедия/Панель перехода}}
{{Комплексная наука
 | Тема                         = [[Естествознание]]
 | Название                     = Физика
 | Другие названия              = {{lang-el|Φυσική}}
 | Иллюстрирование              = CollageFisica.jpg
 | Предмет изучения             = Материя (вещество и поле), формы её движения и взаимодействия
 | Период зарождения            = [[XVII век]]
 | Основные направления         = [[механика]], [[термодинамика]], [[оптика]], [[электродинамика]], [[теоретическая физика]] и др.
 }}
{{TOCright}}
'''Фи́зика''' (от {{lang-grc|φυσική}} — «''природный''» от [[Фюсис|φύσις]] — «''природа''») — область [[естествознание|естествознания]]: [[наука]] о наиболее общих [[Физический закон|законах природы]], о [[Материя (физика)|материи]], её структуре, движении и правилах трансформации. Понятия физики и её законы лежат в основе всего [[Естествознание|естествознания]]<ref name="ФЭ5">{{книга |автор= [[Прохоров, Александр Михайлович|Прохоров А. М.]] |часть=Физика |ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4314.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. А. М. Прохоров |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1998 |том=5 |страницы=310—320 |страниц=760 |серия= |isbn=5-85270-101-7 |тираж=}}</ref><ref name="BSE">{{БСЭ3|Физика}}</ref>. Является [[Точные науки|точной наукой]].

Термин «физика» впервые фигурирует в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — [[Аристотель|Аристотеля]] (IV век до нашей эры). Первоначально термины «физика» и «[[философия]]» были [[синонимы|синонимами]], так как в основе обеих дисциплин лежало стремление объяснить законы функционирования [[Вселенная|Вселенной]]. Однако в результате [[Научная революция|научной революции]] XVI века физика развилась в самостоятельную научную отрасль.

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное [[общество]] от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области [[электромагнетизм]]а привели к появлению [[телефон]]ов и позже [[мобильный телефон|мобильных телефонов]], открытия в [[Термодинамика|термодинамике]] позволили создать [[автомобиль]], развитие [[Электроника|электроники]] привело к появлению [[компьютер]]ов. Развитие [[фотоника|фотоники]] способно дать возможность создать принципиально новые — фотонные — компьютеры и другую фотонную технику, которые сменят существующую электронную технику. Развитие [[Газодинамика|газодинамики]] привело к появлению [[самолёт]]ов и [[вертолёт]]ов.

Знания физики процессов, происходящих в природе, постоянно расширяются и углубляются. Большинство новых открытий вскоре получают [[Техника|технико]]-[[экономика|экономическое]] применение (в частности в [[Промышленность|промышленности]]). Однако перед исследователями постоянно встают новые загадки, — обнаруживаются явления, для объяснения и понимания которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Общенаучные основы физических методов разрабатываются в [[гносеология|теории познания]] и [[методология науки|методологии науки]].

В [[русский язык]] слово «физика» было введено [[Ломоносов, Михаил Васильевич|М. В. Ломоносовым]], издавшим первый в [[Россия|России]] учебник физики — свой перевод с [[немецкий язык|немецкого языка]] учебника ''«Вольфианская экспериментальная физика»'' [[Вольф, Христиан фон|Х. Вольфа]] (1746)<ref>[[s:Файл:Вольфианская экспериментальная физика.djvu|Вольфианская экспериментальная физика]] в Викитеке</ref>. Первым оригинальным учебником физики на русском языке стал курс «Краткое начертание физики» (1810), написанный [[Страхов, Пётр Иванович|П. И. Страховым]].

== Предмет физики ==
Физика — это наука о [[природа|природе]] ([[естествознание]]) в самом общем смысле (часть [[природоведение|природоведения]]). Предмет её изучения составляет [[материя (физика)|материя]] (в виде [[вещество|вещества]] и [[Поле (физика)|полей]]) и наиболее общие формы её движения, а также [[фундаментальные взаимодействия]] природы, управляющие движением материи.

Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем (например [[Закон сохранения энергии|сохранение энергии]]), — их называют физическими законами.

Физика тесно связана с [[математика|математикой]]: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические [[теория|теории]] почти всегда формулируются в виде математических уравнений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физической науки.

== Научный метод ==
Физика — [[естественная наука]]. Источником знаний для неё является практическая деятельность: наблюдения, [[экспериментальная физика|экспериментальное]] исследование явлений природы, производственная деятельность. Правильность физических знаний проверяется экспериментом, использованием научных знаний в производственной деятельности. Обобщением результатов научных наблюдений и эксперимента являются [[закон природы|физические законы]], которыми объясняются эти наблюдения и эксперименты<ref>''Мощанский В. Н.'' Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. — М.: Просвещение, 1976. — Тираж 80 000 экз. — С.130 — 134</ref>. Физика сосредоточена на изучении фундаментальных и простейших явлений и на ответах на простые вопросы: из чего состоит [[материя (физика)|материя]], каким образом частицы материи взаимодействуют между собой, по каким правилам и законам осуществляется движение частиц и т. д.

В основе физических исследований лежит установление фактов путём ''наблюдения'' и ''эксперимента''. Анализ данных совокупности экспериментов позволяет выявить и сформулировать ''закономерность''. На первых этапах исследований закономерности носят преимущественно эмпирический, феноменологический характер, — то есть явление описывается количественно с помощью определённых параметров, характерных для исследуемых тел и [[Вещество|веществ]]. Полученные факты подвергаются упрощению, идеализации путём введения идеальных объектов. На основе идеализации создаются модели исследуемых объектов и явлений. Физические объекты, модели и идеальные объекты описываются на языке физических величин. Затем устанавливаются связи между явлениями природы и выражаются в форме физических законов<ref>''Мощанский В. Н.'' Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. — М.: Просвещение, 1976. — Тираж 80 000 экз. — С.30</ref>. Физические законы проверяются с помощью продуманного ''эксперимента'', в котором явление (феномен) проявлялось бы в как можно более чистом виде и не осложнялось бы другими явлениями (феноменами). Анализируя закономерности и параметры, физики строят физические ''теории'', которые позволяют объяснить изучаемые явления на основе представлений о строении тел и веществ и взаимодействие между их составными частями. Физические теории, в свою очередь, создают предпосылки для постановки точных экспериментов, в ходе которых в основном определяются рамки их применимости. Общие физические теории позволяют формулировать физические законы, которые считаются общими истинами, пока накопление новых экспериментальных результатов не потребует их уточнения или пересмотра.

Так, например, [[Стивен Грей]] заметил, что электричество можно передавать на довольно значительное расстояние с помощью увлажнённых нитей и начал исследовать это явление. [[Георг Ом]] сумел выявить для него количественную закономерность, — ток в проводнике прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводника тока. Эта закономерность известна как [[закон Ома]]. При этом, конечно, эксперименты [[Ом]]а опирались на новые источники питания и на новые способы измерять действие [[Электрический ток|электрического тока]], что позволило количественно охарактеризовать его. Результаты дальнейших исследований позволили абстрагироваться от формы и длины [[Электрический проводник|проводников тока]] и ввести такие феноменологические характеристики, как [[Удельное электрическое сопротивление|удельное сопротивление проводника]] и [[внутреннее сопротивление]] источника питания. Закон Ома и поныне основа электротехники, однако исследования также выявили и рамки его применимости, — открыты элементы электрической цепи с нелинейными [[Вольт-амперная характеристика|вольт-амперными характеристиками]], а также вещества, в определённых ситуациях не имеющие никакого электрического сопротивления — [[сверхпроводник]]и. После открытия заряженных микрочастиц — [[электрон]]ов (позже [[протон]]ов и других), была сформулирована микроскопическая теория электропроводности, объясняющая зависимости сопротивления от температуры посредством рассеяния электронов на колебаниях кристаллической решётки, примесях и т. д.

Вместе с тем было бы неправильным считать, что только эмпирический подход определяет развитие физики. Многие важные открытия были совершены «на кончике пера», или экспериментальной проверкой теоретических гипотез. Например, [[принцип наименьшего действия]] [[Мопертюи, Пьер Луи де|Пьер Луи де Мопертюи]] сформулировал в 1744 году на основе общих соображений, и справедливость его невозможно установить экспериментальным путём в силу всеобщности принципа. В настоящее время классическая и квантовая механика, теория поля основаны на принципе наименьшего действия. В 1899 году [[Макс Планк]] ввёл понятия [[квант]]а электромагнитного поля, кванта действия, что также не было следствием наблюдений и экспериментов, а чисто теоретической гипотезой. В 1905 году [[Альберт Эйнштейн]] опубликовал работу по [[специальная теория относительности|специальной теории относительности]], построенную дедуктивным путём из самых общих физических и геометрических соображений. [[Анри Пуанкаре]] — математик, прекрасно разбиравшийся в научных методах физики, — писал, что ни феноменологический, ни умозрительный подход по отдельности не описывают и не могут описывать физическую науку{{sfn|Пуанкаре|1990}}.

== Количественный характер физики ==
'''Физика''' — количественная наука. Физический [[эксперимент]] опирается на измерения, то есть сравнение характеристик исследуемых явлений с определёнными эталонами. С этой целью физика развила совокупность физических единиц и измерительных приборов. Отдельные физические единицы объединяются в системы физических единиц. Так, на современном этапе развития науки стандартом является [[Международная система единиц|Международная система единиц (СИ)]], но большинство теоретиков по-прежнему предпочитает пользоваться [[СГС|Гауссовой системой единиц (СГС)]].

Количественные зависимости, полученные экспериментальным путем, обрабатываются математическими методами, что в свою очередь дает возможность строить математические модели изучаемых явлений.

С изменением представлений о природе тех или иных явлений меняются также физические единицы, в которых измеряются физические величины. Так, например, для измерения [[температура|температуры]] сначала были предложены произвольные температурные шкалы, которые делили промежуток температур между характерными явлениями (например, замерзанием и кипением воды) на определённое количество меньших промежутков, которые получили название градусов температуры. Для измерения [[теплота|количества теплоты]] была введена единица — [[калория]], которая определяла количество теплоты, необходимой для нагрева грамма воды на один градус. Однако со временем физики установили соответствие между механической и тепловой формой энергии. Таким образом, оказалось, что предложенная ранее единица количества теплоты, калория, является излишней, как и единица измерения [[Температура|температуры]]. И количество теплоты, и температуру можно измерять в единицах механической энергии. В современную эпоху калория и градус не вышли из практического употребления, но между этими величинами и единицей [[Энергия|энергии]] Джоулем существует точное числовое соотношение. Градус, как единица измерения температуры входит в [[Международная система единиц|систему СИ]], а коэффициент перехода от температурной к энергетическим величинам — [[постоянная Больцмана]] — считается физической постоянной.

== История физики ==
{{main|История физики}}
{{Нет ссылок в разделе|дата=2022-05-09}}
Физика — это [[наука]] о [[материя (физика)|материи]], её [[свойство|свойствах]] и [[механическое движение|движении]]. Она является одной из наиболее древних научных дисциплин<ref name="Zub1">''[[Зубов, Василий Павлович (учёный)|Зубов В. П.]]'' Физические идеи древности // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 11-80;</ref>.

Люди пытались понять свойства материи с древнейших времён: почему тела падают на землю, почему разные вещества имеют различные свойства и т. д. Интересовали людей также вопросы о строении мира, о природе [[Солнце|Солнца]] и [[Луна|Луны]]. Сначала ответы на эти вопросы пытались искать в [[Философия|философии]]. В основном философские теории, которые пытались дать ответы на такие вопросы, не проверялись на практике. Однако, несмотря на то, что нередко философские теории неправильно описывали наблюдения, ещё в древние времена человечество добилось значительных успехов в [[Астрономия|астрономии]], а великий греческий учёный [[Архимед]] даже сумел дать точные количественные формулировки многих законов механики и гидростатики.

Некоторые теории древних мыслителей, как, например, идеи об [[атом]]ах, которые были сформулированы в древних Греции и Индии, опережали время. Постепенно от общей философии начало отделяться [[естествознание]], важнейшей составной частью которого стала физика. Уже [[Аристотель]] использовал название «Физика» в заголовке одного из основных своих трактатов<ref>{{книга|автор=[[Аристотель]]&nbsp;|часть=Физика|заглавие=''Аристотель''. Сочинения в четырех томах. Т. 3|место=М.|издательство=Мысль|год=1981|страниц=550}} — С. 59—262.</ref>. Несмотря на ряд неправильных утверждений, физика Аристотеля на протяжении веков оставалась основой знаний о природе.

{{также|Природное явление}}

=== Период до научной революции ===
[[Файл:Pinhole-camera.svg|thumb|Основной способ работы камеры-обскуры]]
[[Файл:Hazan.png|thumb|Ибн ал-Хайсам (около 965 — около 1040), пионер оптики|alt=Рисунок Ибн ал-Хайсама (Альхазена)]]
Свойство человечества сомневаться и пересматривать положения, которые раньше считались единственно истинными, в поисках ответов на новые вопросы в итоге привело к эпохе великих научных открытий, которую сегодня называют [[научная революция|научной революцией]], начавшейся в середине XVI века. Предпосылки к этим коренным изменениям сложились благодаря достоянию древних мыслителей, наследие которых можно проследить до Индии и Персии. Персидский учёный [[Ат-Туси, Насир ад-Дин|Насир ад-Дин ат-Туси]] указал на значительные недостатки [[Птолемей, Клавдий|птолемеевской системы]].

Средневековая Европа на какое-то время потеряла знания античных времён, но под влиянием Арабского халифата сохранённые арабами сочинения Аристотеля вернулись. В XII—XIII веках нашли свой путь в Европу также произведения индийских и персидских учёных. В Средние века начал складываться научный метод, в котором основная роль отводилась экспериментам и математическому описанию. [[Ибн ал-Хайсам]] (''Альхазен'') в своей «Книге об оптике», написанной в 1021 году, описывал эксперименты, подтверждающие его теорию зрения, согласно которой глаз воспринимает свет, излучаемый другими объектами, а не сам глаз излучает свет, как считали раньше Евклид и Птолемей. В экспериментах Ибн ал-Хайсама использовалась [[камера-обскура]]. С помощью этого прибора он проверял свои гипотезы относительно свойств света: или свет распространяется по прямой, или смешиваются в воздухе различные лучи света<ref name="Zub2">''[[Зубов, Василий Павлович (учёный)|Зубов В. П.]]'' Физические идеи средневековья // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 81-128;</ref>.

=== Научная революция ===
[[Файл:GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg|thumb|upright|[[Исаак Ньютон]] (1643—1727), чьи [[Законы Ньютона|законы движения]] и [[Классическая теория тяготения Ньютона|всемирного тяготения]] были основными вехами в классической физике]]
Период научной революции характеризуется утверждением научного метода исследований, вычленением физики из массы натурфилософии в отдельную область и развитием отдельных разделов физики: механики, оптики, термодинамики и т. д.<ref name="Zub3">''[[Зубов, Василий Павлович (учёный)|Зубов В. П.]]'' Физические идеи Ренессанса // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 129—155;</ref>

Большинство историков придерживаются мнения о том, что научная революция началась в [[1543 год]]у, когда [[Коперник, Николай|Николаю Копернику]] привезли из Нюрнберга впервые напечатанный экземпляр его книги «[[О вращении небесных сфер]]».

После этого в течение примерно ста лет человечество обогатилось работами таких исследователей, как [[Галилей, Галилео|Галилео Галилей]], [[Гюйгенс, Христиан|Христиан Гюйгенс]], [[Кеплер, Иоганн|Иоганн Кеплер]], [[Паскаль, Блез|Блез Паскаль]] и др.<ref name="Kuz1">''[[Кузнецов, Борис Григорьевич|Кузнецов Б. Г.]]'' Генезис механического объяснения физических явлений и идеи картезианской физики // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 156—185;</ref> [[Галилей, Галилео|Галилей]] первым начал последовательно применять научный метод, проводя эксперименты, чтобы подтвердить свои предположения и теории. Он сформулировал некоторые законы динамики и кинематики, в частности закон инерции, и проверил их опытным путём. В [[1687 год]]у [[Ньютон, Исаак|Исаак Ньютон]] опубликовал книгу «Principia», в которой в подробностях описал две основополагающие физические теории: законы движения тел, известные как законы Ньютона, и законы тяготения. Обе теории прекрасно согласовывались с экспериментом. Книга также приводила теории движения жидкостей<ref name="Kuz2">''[[Кузнецов, Борис Григорьевич|Кузнецов Б. Г.]]'' Основные принципы физики Ньютона // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 186—197;</ref>. Впоследствии классическая механика была переформулирована и расширена [[Эйлер, Леонард|Леонардом Эйлером]], [[Лагранж, Жозеф Луи|Жозефом Луи Лагранжем]], [[Гамильтон, Уильям Роуэн|Уильямом Роуэном Гамильтоном]] и другими<ref name="Kud1">''[[Кудрявцев, Павел Степанович|Кудрявцев П. С.]]'' Основные линии развития физических идей в XVIII веке // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 198—217;</ref>. Законы гравитации заложили основу тому, что позже стало [[астрофизика|астрофизикой]], которая использует физические теории для описания и объяснения астрономических наблюдений.

В России первым значительный вклад в развитие физической минералогии, математической физики, биофизики и астрономии в разделе изучения [[Полярное сияние|полярных сияний]] и физики «хвостов» комет внёс [[Ломоносов, Михаил Васильевич|Михаил Ломоносов]]<ref name="Kud1"></ref>. Среди его наиболее значимых научных достижений в области физики — атомно-корпускулярная теория строения вещества и материи. Работы Ломоносова и его соратника [[Рихман, Георг Вильгельм|Г. В. Рихмана]] внесли важный вклад в понимание электрической природы грозовых разрядов. Ломоносов не только провёл блестящее многолетнее исследование атмосферного электричества и установил ряд эмпирических закономерностей грозовых явлений, но и в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (1753) объяснил причину возникновения электричества в грозовых облаках конвекцией тёплого воздуха (у поверхности Земли) и холодного воздуха (в верхних слоях атмосферы). Ломоносов разработал теорию света и выдвинул трёхкомпонентную теорию цвета, с помощью которой объяснил физиологические механизмы цветовых явлений. По мысли Ломоносова, цвета вызываются действием трёх родов эфира и трёх видов цветоощущающей материи, составляющей дно глаза. Теория цвета и цветового зрения, с которой Ломоносов выступил в 1756 году, выдержала проверку временем и заняла должное место в истории физической оптики.

После установления законов механики Ньютоном, следующим исследовательским полем стало электричество. Основы создания теории электричества заложили наблюдения и опыты таких учёных XVII и XVIII веков, как [[Роберт Бойль]], [[Стивен Грей]], [[Бенджамин Франклин]]<ref name="Kud1"></ref>. Сложились основные понятия — электрический заряд и электрический ток. В 1831 году английский физик [[Фарадей, Майкл|Майкл Фарадей]] показал связь электричества и магнетизма, продемонстрировав, что движущийся магнит индуцирует в электрической цепи ток. Опираясь на эту концепцию, [[Максвелл, Джеймс Клерк|Джеймс Клерк Максвелл]] построил теорию электромагнитного поля. Из системы [[уравнения Максвелла|уравнений Максвелла]] следовало существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Экспериментальное подтверждение этому нашел [[Герц, Генрих|Генрих Герц]], открыв радиоволны<ref name="Kud4">''[[Кудрявцев, Павел Степанович|Кудрявцев П. С.]]'' Развитие теории электромагнитного поля // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 236—262;</ref>.

С построением теории электромагнитного поля и электромагнитных волн, победой волновой теории света, основанной Гюйгенсом, над корпускулярной теорией Ньютона, завершилось построение классической оптики. На этом пути оптика обогатилась пониманием дифракции и интерференции света, достигнутым благодаря трудам [[Френель, Огюстен Жан|Огюстена Френеля]] и [[Юнг, Томас|Томаса Юнга]].

В XVIII и начале XIX века были открыты основные законы поведения газов, а работы [[Карно, Сади|Сади Карно]] по теории тепловых машин открыли новый этап в становлении [[термодинамика|термодинамики]]. В XIX веке [[Майер, Юлиус Роберт|Юлиус Майер]] и [[Джоуль, Джеймс|Джеймс Джоуль]] установили эквивалентность механической и тепловой энергий, что привело к расширенной формулировке закона сохранения энергии ([[первый закон термодинамики]])<ref name="Kud2">''[[Кудрявцев, Павел Степанович|Кудрявцев П. С.]]'' Закон сохранения энергии // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 218—228;</ref>. Благодаря [[Клаузиус, Рудольф Юлиус Эммануэль|Рудольфу Клаузиусу]] был сформулирован [[второй закон термодинамики]] и введено понятие [[энтропия|энтропии]]. Позже [[Гиббс, Джозайя Уиллард|Джозайя Уиллард Гиббс]] заложил основы [[статистическая физика|статистической физики]], а [[Больцман, Людвиг|Людвиг Больцман]] предложил статистическую интерпретацию понятия энтропии<ref name="Kud3">''[[Кудрявцев, Павел Степанович|Кудрявцев П. С.]]'' Развитие идей термодинамики и атомистики // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 229—235;</ref>.

К концу XIX века физики подошли к значительному открытию — экспериментальному подтверждению существования атома. В это время существенно изменилась и роль физики в обществе. Возникновение новой техники (электричество, радио, автомобиль и т. д.) требовало большого объёма прикладных исследований. Занятия наукой стало профессией. Фирма [[General Electric]] первой открыла собственные исследовательские лаборатории; такие же лаборатории стали появляться в других фирмах.

=== Смена парадигм ===
Конец девятнадцатого, начало двадцатого века был временем, когда под давлением новых экспериментальных данных физикам пришлось пересмотреть старые теории и заменить их новыми, заглядывая всё глубже в строение материи. [[Эксперимент Майкельсона-Морли|Эксперимент Майкельсона — Морли]] выбил основу из-под ног классических представлений об электромагнетизме, поставив под сомнение существование эфира. Были открыты новые явления, такие как рентгеновские лучи и радиоактивность. Не успели физики доказать существование атома, как появились доказательства существования электрона, эксперименты с фотоэффектом и изучение спектра теплового излучения давали результаты, которые невозможно было объяснить, исходя из принципов классической физики. В прессе этот период назывался кризисом физики, но одновременно он стал периодом триумфа физики, сумевшей выработать новые революционные теории, которые не только объяснили непонятные явления, но и многие другие, открыв путь к новому пониманию природы.

[[Файл:Einstein1921 by F Schmutzer 2.jpg|thumb|right|upright|[[Альберт Эйнштейн]] (1879—1955), чья работа над [[фотоэффект]]ом и [[Теория относительности|теорией относительности]] привела к революции в физике XX века]]
В 1905 году [[Альберт Эйнштейн]] построил специальную теорию относительности, которая продемонстрировала, что понятие эфира не требуется при объяснении электромагнитных явлений. При этом пришлось изменить классическую механику Ньютона, дав ей новую формулировку, справедливую при больших скоростях. Коренным образом изменились также представления о природе пространства и времени<ref name="Kuz5">''[[Кузнецов, Борис Григорьевич|Кузнецов Б. Г.]]'' Основные идеи специальной теории относительности // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 263—287;</ref>. Эйнштейн развил свою теорию в общую теорию относительности, опубликованную в 1916 году. Новая теория включала в себя описание гравитационных явлений и открыла путь к становлению космологии — науки об эволюции Вселенной<ref name="Kuz6">''[[Кузнецов, Борис Григорьевич|Кузнецов Б. Г.]]'' Основные идеи общей теории относительности // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 288—322;</ref>.

Рассматривая задачу о тепловом излучении абсолютно чёрного тела, Макс Планк в 1900 году предложил невероятную идею, что электромагнитные волны излучаются порциями, энергия которых пропорциональна частоте. Эти порции получили название квантов, а сама идея начала построение новой физической теории — квантовой механики, которая ещё больше изменила классическую ньютоновскую механику, на этот раз при очень малых размерах физической системы. В том же 1905 году Альберт Эйнштейн применил идею Планка для успешного объяснения экспериментов с фотоэффектом, предположив, что электромагнитные волны не только излучаются, но и поглощаются квантами. Корпускулярная теория света, которая, казалось, потерпела сокрушительное поражение в борьбе с волновой теорией, вновь получила поддержку.

Спор между корпускулярной и волновой теорией нашёл своё решение в корпускулярно-волновом дуализме, гипотезе, сформулированной [[Луи де Бройль|Луи де Бройлем]]. По этой гипотезе не только квант света, но и любая другая частица проявляет одновременно свойства, присущие как корпускулам, так и волнам. Гипотеза Луи де Бройля подтвердилась в экспериментах с дифракцией электронов.

В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил планетарную теорию атома, а в 1913 году Нильс Бор построил модель атома, в которой постулировал квантовый характер движения электронов. Благодаря работам Вернера Гайзенберга, Эрвина Шрёдингера, Вольфганга Паули, Поля Дирака и многих других квантовая механика нашла свою точную математическую формулировку, подтверждённую многочисленными экспериментами. В 1927 году была создана копенгагенская интерпретация, которая открывала путь для понимания законов квантового движения на качественном уровне<ref name="Pol1">''[[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Возникновение квантовой физики // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 323—389;</ref><ref name="Kuz7">''[[Кузнецов, Борис Григорьевич|Кузнецов Б. Г.]]'' Основные идеи квантовой механики // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 390—421;</ref>.

=== Физика современности ===
[[Файл:Lasers.jpeg|300px|thumb|right|Зелёный (520 [[Нанометр|нм]]), синий (445 нм) и красный (635 нм) [[лазер]]ы]]
С открытием радиоактивности [[Беккерель, Антуан Анри|Анри Беккерелем]] началось развитие ядерной физики, которая привела к появлению новых источников энергии: атомной энергии и энергии ядерного синтеза. Открытые при исследованиях ядерных реакций новые частицы: [[нейтрон]], [[протон]], [[нейтрино]], дали начало физике элементарных частиц<ref name="Ivan">''[[Иваненко, Дмитрий Дмитриевич|Иваненко Д. Д.]]'' Элементарные частицы // отв. ред. ''[[Григорьян, Ашот Тигранович|Григорьян А. Т.]], [[Полак, Лев Соломонович|Полак Л. С.]]'' Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 422—510;</ref>. Эти новые открытия на субатомном уровне оказались очень важными для физики на уровне Вселенной и позволили сформулировать теорию её эволюции — [[теория Большого взрыва|теорию Большого взрыва]].

Сложилось окончательное разделение труда между физиками-теоретиками и физиками-экспериментаторами. [[Ферми, Энрико|Энрико Ферми]] был, пожалуй, последним выдающимся физиком, успешным как в теории, так и в экспериментальной работе.

Передний край физики переместился в область исследования фундаментальных законов, ставя перед собой цель создать теорию, которая объясняла бы Вселенную, объединив теории фундаментальных взаимодействий. На этом пути физика получила частичные успехи в виде теории электрослабого взаимодействия и теории кварков, обобщённой в так называемой стандартной модели. Однако, квантовая теория гравитации до сих пор не построена. Определённые надежды связываются с теорией струн.

Начиная с создания квантовой механики, быстрыми темпами развивается [[физика твёрдого тела]], открытия которой привели к возникновению и развитию электроники, а с ней и информатики, которые внесли коренные изменения в культуру человеческого общества.

== Теоретическая и экспериментальная физика ==
{{main|Теоретическая физика|Экспериментальная физика}}
[[Файл:Bruce McCandless II during EVA in 1984.jpg|thumb|[[Космонавт]] и [[Земля]] в [[Свободное падение|свободном падении]]]]
[[Файл:Lightning in Arlington.jpg|thumb|left|[[Молния]] — это [[электрический ток]]]]
[[Файл:Meissner effect p1390048.jpg|thumb|[[Магнит]], парящий над [[Сверхпроводимость|сверхпроводником]] — пример [[Эффект Мейснера|эффекта Мейснера]]]]
В основе своей физика — [[эксперимент]]альная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В её задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий, уточнение значений физических констант. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение [[фотоэффект]]а послужило одной из посылок к созданию [[Квантовая механика|квантовой механики]] (хотя рождением [[Квантовая механика|квантовой механики]] считается появление [[Гипотеза Планка|гипотезы Планка]], выдвинутой им для разрешения [[Ультрафиолетовая катастрофа|ультрафиолетовой катастрофы]] — парадокса классической теоретической физики излучения).

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление).

При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны.

== Прикладная физика ==
[[Файл:Archimedes-screw one-screw-threads with-ball 3D-view animated small.gif|thumb|[[Архимедов винт|Винт Архимеда]] — пример [[Простейший механизм|простейшего механизма]]]]

От своего зарождения физика всегда имела большое прикладное значение и развивалась вместе с машинами и механизмами, которые человечество использовало для своих нужд. Физика широко используется в инженерных науках. Немало физиков были одновременно изобретателями и, наоборот. [[Механика]], как часть физики, тесно связана с [[Теоретическая механика|теоретической механикой]] и сопротивлением материалов, как инженерными науками. Термодинамика связана с теплотехникой и конструированием тепловых двигателей. Электричество связано с электротехникой и электроникой, для становления и развития которой очень важны исследования в области физики твёрдого тела. Достижения ядерной физики обусловили появление ядерной энергетики, и тому подобное.

Физика также имеет широкие междисциплинарные связи. На границе физики, химии и инженерных наук возникла и быстро развивается такая отрасль науки как [[материаловедение]]. Методы и инструменты используются химией, что привело к становлению двух направлений исследований: [[Физическая химия|физической химии]] и [[Химическая физика|химической физики]]. Всё мощнее становится [[биофизика]] — область исследований на границе между биологией и физикой, в которой биологические процессы изучаются исходя из атомарной структуры органических веществ. [[Геофизика]] изучает физическую природу геологических явлений. Медицина использует методы, такие как рентгеновские и ультразвуковые исследования, [[ядерный магнитный резонанс]] — для диагностики, [[лазер]]ы — для лечения болезней глаз, [[ядерное облучение]] — в онкологии, и тому подобное.

== Основные теории ==
Хотя физика имеет дело с разнообразными системами, некоторые физические теории применимы в больших областях физики. Такие теории считаются в целом верными при дополнительных ограничениях. Например, [[классическая механика]] верна, если размеры исследуемых объектов намного больше размеров [[атом]]ов, скорости существенно меньше [[скорость света|скорости света]], и [[гравитация|гравитационные]] силы малы. Эти теории всё ещё активно исследуются; например, такой аспект классической механики, как [[теория хаоса]], был открыт только в XX веке. Они составляют основу для всех физических исследований. В рамках этих теорий М. В. Ломоносов объяснил причины агрегатных состояний веществ (твёрдое, жидкое и газообразное состояния) и разработал теорию теплоты.

{| class=wikitable
!Теория || Основные разделы || Понятия
|-
! [[Классическая механика]]
| [[Законы Ньютона]] — [[Лагранжева механика]] — [[Гамильтонова механика]] — [[Теория хаоса]] — [[Гидродинамика]] — [[Геофизическая гидродинамика]] — [[Механика сплошных сред]]
| [[Вещество]] — [[Пространство в физике|Пространство]] — [[Время]] — [[Энергия]] — [[Механическое движение|Движение]] — [[Масса]] — [[Длина]] — [[Скорость]] — [[Сила (механика)|Сила]] — [[Мощность (физика)|Мощность]] — [[Механическая работа|Работа]] — [[Закон сохранения]] — [[Момент инерции]] — [[Угловой момент]] — [[Момент силы]] — [[Волна]] — [[Действие (физическая величина)|Действие]] — [[Размерность физической величины|Размерность]]
|-
! [[Электромагнетизм]]
| [[Электростатика]] — [[Электричество]] — [[Магнитостатика]] — [[Магнетизм]] — [[Уравнения Максвелла]] — [[Электродинамика]] — [[Магнитная гидродинамика]]
| [[Электрический заряд]] — [[Электрическое напряжение|Напряжение]] — [[Электрический ток|Ток]] — [[Электрическое поле]] — [[Магнитное поле]] — [[Электромагнитное поле]] — [[Электромагнитное излучение]] — [[Электрическое сопротивление|Сопротивление]] — [[Электродвижущая сила]]

|-
! [[Термодинамика]] и [[Статистическая физика]]
| [[Тепловая машина]] — [[Молекулярно-кинетическая теория]] — [[Неравновесная термодинамика]]
| [[Удельный объём]] ([[Плотность]]) — [[Давление]] — [[Температура]] — [[Постоянная Больцмана]] — [[Термодинамическая энтропия|Энтропия]] — [[Свободная энергия Гельмгольца|Свободная энергия]] — [[Термодинамическое равновесие]] — [[Статистическая сумма]] — [[Микроканоническое распределение]] — [[Распределение Гиббса|Большое каноническое распределение]] — [[Теплота|Количество теплоты]]
|-
! [[Квантовая механика]]
| [[Уравнение Шрёдингера]] — [[Фазовый интеграл|Интеграл Фейнмана]] — [[Квантовая теория поля]]
| [[Гамильтониан (квантовая механика)|Гамильтониан]] — [[Тождественные частицы]] — [[Постоянная Планка]] — [[Измерение (квантовая механика)|Измерение]] — [[Квантовый осциллятор]] — [[Волновая функция]] — [[Нулевая энергия]] — [[Перенормировка (метод)|Перенормировка]]
|-
! [[Теория относительности]]
| [[Специальная теория относительности]] — [[Общая теория относительности]] — [[Релятивистская гидродинамика]]
| [[Принцип относительности]] — [[4-вектор]] — [[Пространство-время]] — [[Световой конус]] — [[Мировая линия]] — [[Скорость света]] — [[Относительность одновременности]] — [[Тензор энергии-импульса]] — [[Кривизна пространства-времени]] — [[Чёрная дыра]]

|}

== Разделы физики ==

=== Макроскопическая физика ===
Макроскопическая физика изучает явления и законы привычного мира, где размеры тел сопоставимы с размерами [[Человек разумный|человека]].

* [[Механика]]
** [[Классическая механика]]
** [[Релятивистская механика]]
** [[Механика сплошных сред]]
*** [[Гидродинамика]]
*** [[Акустика]]
*** [[Механика твёрдого тела]]
* [[Термодинамика]]
** [[Неравновесная термодинамика]]
* [[Оптика]]
** [[Волновая оптика]]
** [[Кристаллооптика]]
** Молекулярная оптика
** [[Нелинейная оптика]]
* [[Электродинамика]]
** [[Электродинамика сплошных сред]]
** [[Магнитогидродинамика]]
** [[Электрогидродинамика]]
* [[Физика колебаний и волн]]
* [[Общая теория относительности]]

=== Микроскопическая физика ===
[[Файл:Stylised atom with three Bohr model orbits and stylised nucleus.svg|thumb|right|250px|Схематическое изображение [[атом]]а [[Литий|лития]]]]Микроскопическая физика исследует «микромир», где размеры тел во много раз меньше размеров [[Человек разумный|человека]].

* [[Атомная физика]]
* [[Статистическая физика]]
** [[Статистическая механика]]
** [[Статистическая теория поля]]
** [[Физическая кинетика]]
** [[Квантовая статистика]]
* [[Физика конденсированных сред]]
** [[Физика твёрдого тела]]
** [[Физика жидкостей]]
** [[Физика атомов и молекул]]
** Физика наноструктур
* [[Квантовая физика]]
** [[Квантовая механика]]
** [[Квантовая теория поля]]
*** [[Квантовая электродинамика]]
*** [[Квантовая хромодинамика]]
*** [[Теория струн]]
* [[Ядерная физика]]
** [[Физика гиперядер]]
* [[Физика элементарных частиц]]
** [[Физика высоких энергий]]
* [[Молекулярная физика]]

=== Разделы физики на стыке наук ===
* [[Агрофизика]]
* [[Акустооптика]]
* [[Астрофизика]]
* [[Биофизика]]
* [[Вычислительная физика]]
* [[Гидрофизика]]
* [[Геофизика]]
** [[Петрофизика]]
** [[Сейсмология]]
** [[Тектонофизика]]
** [[Геофизическая гидродинамика]]
* [[Космология]]
* [[Математическая физика]]
* [[Материаловедение]]
** [[Кристаллография]]
* [[Медицинская физика]]
* [[Метрология]]
* [[Радиофизика]]
** [[Квантовая радиофизика]]
** Статистическая радиофизика
* Техническая физика
* [[Теория колебаний]]
* [[Теория динамических систем]]
* [[Физика атмосферы]]
* [[Физика плазмы]]
* [[Физическая химия]]
* [[Химическая физика]]

== Справка ==
* [[Единица измерения|Единицы измерения]] физических величин
* [[Список обозначений в физике]]
* [[Фундаментальная физическая константа|Фундаментальные физические константы]]
* [[История физики]]

== Важнейшие журналы ==
{{main|Список физических журналов}}

Российские
* [[Журнал технической физики]] [http://journals.ioffe.ru/journals/3 (ЖТФ)]
* Письма в Журнал технической физики [http://journals.ioffe.ru/journals/4 (Письма в ЖТФ)]
* [[Журнал экспериментальной и теоретической физики]] (ЖЭТФ)
* [[Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики|Письма в ЖЭТФ]]
* [[Теоретическая и математическая физика]]
* [[Успехи физических наук (журнал)|Успехи физических наук]] (УФН)
Зарубежные
* [[Nature Physics]]
* [[Журналы Американского физического общества]]
** [[Physics]] — короткие обзорные статьи по результатам, опубликованным в других журналах общества.
** [[Reviews of Modern Physics]] (RMP) Публикует обзорные статьи по большим разделам физики
** [[Physical Review Letters]] (PRL) Наиболее престижный (после [[Nature]] и [[Science]]) журнал: короткие статьи по новейшим исследованиям
** [[Physical Review]] (A,B,C,D,E) Статьи разного формата, более подробные, но менее оперативно публикуемые, чем в Phys. Rev. Lett.
** [http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/622784/description#description Annals of Physics]
* Журналы [[Американский институт физики|Американского института физики]]
** [[Physics Today]]
** [[Applied Physics Letters]] (APL)
** [[Journal of Applied Physics]]
* Европейские журналы
** Journal of Physics (A, B, C …)
*** [http://www.iop.org/EJ/journal/JPhysA Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical]
*** [http://www.iop.org/EJ/journal/JPhysCM Journal of Physics: Condensed Matter]
** [http://www.iop.org/EJ/njp New Journal of Physics]
** Physica (A, B, C …)
*** [http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/505702/description#description Physica A]
** [http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/505705/description#description Physics Letters A]
** Europhysics Letters
** Zeitschrift für Physik Именно в этом журнале публиковались Эйнштейн, Гейзенберг, Планк…
** Nuovo cimento (A, B, C …)
** [http://www.springer.com/physics/journal/10701 Foundations of Physics]
* Научно-популярные журналы
** [[Квант (журнал)|Квант]]
** [http://physicsweb.org/ Physics World]

А также [[arXiv.org|архив препринтов arXiv.org]], на котором статьи появляются гораздо раньше их появления в журналах и доступны для свободного скачивания.

== Коды в системах классификации знаний ==
* [[Универсальная десятичная классификация|УДК]] 53
* [[Государственный рубрикатор научно-технической информации|Государственный рубрикатор научно-технической информации (ГРНТИ)]] [http://grnti.ru/?p1=29 29 ФИЗИКА]
* [[PACS (классификация)|Physics and Astronomy Classification Scheme]]

== См. также ==
{{Навигация
|Тема         = Физика
|Портал       = Физика
|Викисловарь  = Физика
|Викиучебник  = Категория:Физика
|Викицитатник = Физика
|Викитека     = Физика
}}
* [[:Категория:Физики]]
* [[:Категория:Физические организации]]
* [[Нерешённые проблемы современной физики]]
* [[Общая физика]]
* [[b:Физика в конспектах|Физика в конспектах]]
* [[День физика]]
* [[Физики шутят]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга|автор=Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. |заглавие=Теоретическая физика|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1958|страниц=509|isbn=|ref=Ландау,Лифшиц}}
* {{книга|автор=Иванов Б. Н. |заглавие=Законы физики. 3-е изд|место=М.|издательство=[[Эдиториал УРСС]]|год=2004|страниц=368|isbn=5-354-00640-6|ref=Иванов}}
* {{книга|автор=[[Пуанкаре, Анри|Пуанкаре А.]] |заглавие=О науке. 2-е изд|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1990|страниц=736|isbn=5-02-014328-6|ref=Пуанкаре}}
* {{книга | автор = [[Зубов, Василий Павлович (учёный)|В.П. Зубов]], [[Кузнецов, Борис Григорьевич|Б.Г. Кузнецов]], [[Иваненко, Дмитрий Дмитриевич|Д.Д. Иваненко]] | заглавие = Очерки развития основных физических идей | место  = М. | издательство  = АН СССР | год = 1959 | страниц  = 511|тираж = 5000 | isbn = | ref = Очерки развития основных физических идей}}

== Ссылки ==
* {{Open-Site|International/Russian/Наука/Физика|Физика}}
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4314.html Статья в «Физической энциклопедии»]
* [http://postnauka.ru/lectures/51507 Большой адронный коллайдер как инструмент развития математики 4:18]

{{Наука}}
{{Области естествознания}}
{{Материаловедение}}
{{ВС}}

[[Категория:Физика|*]]
[[Категория:Естественные науки]]
{{Навигационная таблица/Портал/Русская Википедия}}
[[Категория:Русская Википедия]]
[[Категория:Википедия]]
[[Категория:Статья из Википедии]]
[[Категория:Статья из Русской Википедии]]