物理 、物質の構造と基礎間の相互作用を扱う科学 構成要素 オブザーバブルの 宇宙 。最も広い意味で、物理学(ギリシャ語から physikos )は、巨視的レベルと超微視的レベルの両方で自然のすべての側面に関係しています。その研究範囲 含む 与えられた力の作用下での物体の振る舞いだけでなく、重力、電磁気、および核力場の性質と起源も。その究極の目的は、いくつかの定式化です 包括的 そのようなすべてをまとめて説明する原則 愚かさ 現象。
ガス圧のベルヌーイモデルダニエルベルヌーイによって考案されたように 流体力学 (1738)、ガスは急速なランダムな動きの多数の粒子で構成されています。彼は、ガスの圧力は、粒子が容器の壁に直接衝突することによって生成されると想定しました。 EncyclopædiaBritannica、Inc。;ダニエルベルヌーイに基づいて、 流体力学 (1738)
物理学は、の構造を扱う科学の一分野です。 案件 そして宇宙の基本的な構成要素がどのように相互作用するか。量子力学を使った非常に小さなものから一般相対性理論を使った宇宙全体までの範囲の物体を研究します。
統治者が総権力を握る政府のシステム
物理学者や他の科学者は、世界中の科学者によって合意されたシステムを使用したいので、仕事で国際単位系(SI)を使用します。 2019年以降、SI単位は基本的な物理定数の観点から定義されています。つまり、SIを使用する科学者は、物理現象の測定に使用する単位に同意できます。
物理学は基本です 物理科学 。かなり最近まで 物理 そして 自然哲学 自然の基本法則の発見と定式化を目的とする科学のために交換可能に使用されました。現代科学が発展し、ますます専門化するにつれて、物理学は天文学に含まれていない物理科学のその部分を示すようになりました、 化学 、地質学、および工学。物理学はすべての自然科学で重要な役割を果たしますが、そのようなすべての分野には、天体物理学、地球物理学、生物物理学、さらには心理物理学などの名前が付けられた、物理法則と測定が特に強調される分野があります。物理学は、基本的に、の科学として定義することができます 案件 、 モーション 、およびエネルギー。その法則は通常、数学の言語で経済的かつ正確に表現されます。
実験、可能な限り正確に制御された条件下での現象の観察、および理論、統一された定式化の両方 概念 フレームワークは、物理学の進歩において不可欠で補完的な役割を果たします。物理実験の結果、理論によって予測された結果と比較される測定値が得られます。それが適用できる実験の結果を確実に予測する理論は、物理法則を具体化すると言われています。ただし、後の実験で必要になった場合、法律は常に変更、置換、またはより限定されたドメインへの制限の対象となります。
國民の創生1915年
物理学の究極の目的は、物質、運動、エネルギーを支配する統一された一連の法則を、小さな(微視的)素粒子距離、人間(巨視的)スケールの日常生活、そして最大距離(たとえば、銀河系外スケール)。この野心的な目標は、注目に値する程度に実現されました。物理現象の完全に統一された理論はまだ達成されていませんが(そしておそらく決して達成されることはありません)、非常に少数の基本的な物理法則のセットがすべての既知の現象を説明できるようです。古典物理学として知られる、20世紀の変わり目頃までに開発された物理学の本体は、光速に対してゆっくりと動く巨視的な物体の動きや、次のような現象を主に説明することができます。 熱 、 音 、電気、磁気、そして光。相対性理論と量子力学の現代の発展は、これらの法則がより高速で非常に重い物体、および電子、陽子、および物質などの物質の小さな基本構成要素に適用される限り、これらの法則を修正します。 中性子 。
古典物理学と現代物理学の伝統的に組織された枝または分野は 描写 未満。
力学は一般に、与えられた力の作用下での物体の運動(または運動の欠如)の研究を意味すると解釈されます。古典力学は、応用数学の一分野と見なされることがあります。これは、運動学、運動の説明、およびダイナミクス、運動または運動のいずれかを生成する際の力の作用の研究で構成されています。 静的均衡 (後者 構成する 静力学の科学)。 20世紀の主題 量子 物質の構造、亜原子粒子、超流動性、超伝導性の処理に不可欠な力学、 中性子星 、およびその他の主要な現象、および速度が光の速度に近づくときに重要な相対論的力学は、このセクションの後半で説明する力学の形式です。
ロバート・フックの材料の弾性の法則の図フックの材料の弾性の法則の図、加えられた力に比例したばねの伸びを示しています。ロバート・フックの パワーRestitutivaに関する講義 (1678)。 Photos.com/Jupiterimages
古典力学では、法則は最初に、寸法、形状、およびその他の点粒子に対して定式化されます。 内在的 ボディのプロパティは無視されます。したがって、最初の近似では、地球や太陽と同じ大きさのオブジェクトでさえ、たとえば惑星の軌道運動の計算では、点状として扱われます。剛体で ダイナミクス 、物体の伸びとその質量分布も考慮されますが、変形できないと想像されます。変形可能な固体の力学は 弾性 ;静水力学と流体力学は、それぞれ、静止している流体と運動している流体を扱います。
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3つ 運動の法則 アイザックニュートンによって示された力は、方向付けられた量(ベクトル)であり、それに応じて結合するという認識とともに、古典力学の基礎を形成します。慣性の法則とも呼ばれる最初の法則は、外力が作用しない限り、静止しているオブジェクトは静止したままであるか、動いている場合は一定の速度で直線的に移動し続けると述べています。したがって、均一な動きには原因は必要ありません。したがって、力学は、運動そのものではなく、物体に作用する正味の力から生じる物体の運動状態の変化に集中します。ニュートンの第2法則は、物体にかかる正味の力をその運動量の変化率に等しくします。後者は、物体の質量とその速度の積です。ニュートンの第3法則、つまり作用と反作用の法則は、2つの粒子が相互作用するとき、それぞれが他方に及ぼす力は大きさが等しく、方向が反対であると述べています。まとめると、これらの機械的法則は、原則として、粒子のセットの将来の運動の決定を可能にします。ただし、粒子の運動状態が、ある瞬間に、粒子間および粒子に外部から作用する力がわかっている場合に限ります。古典力学の法則のこの決定論的な性格から、深遠な(そしておそらく間違った)哲学的結論が過去に引き出され、人類の歴史にさえ適用されてきました。
物理学の最も基本的なレベルにある力学の法則は、前述の作用力と反力の間の対称性に例示されているように、特定の対称性によって特徴付けられます。空間で実行される反射と回転の下での法則の不変性(すなわち、不変の形式)、時間の反転、または空間の異なる部分または異なる時代への変換などの他の対称性は、両方とも古典的に存在します力学と相対論的力学、そして特定の制限付きで、量子力学でも。理論の対称性は、数学的な結果として、保存則として知られる基本原理を持っていることを示すことができます。これは、所定の条件下で特定の物理量の値の時間的一定性を主張します。保存量は物理学で最も重要な量です。それらの中に含まれるのは、質量とエネルギー(相対性理論では、質量とエネルギーは同等であり、一緒に保存されます)、運動量、角運動量、および 電荷 。
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