FIZYKA

nauka przyrodnicza zaliczana jednocześnie do nauk ścisłych; jej przedmiotem jest badanie zjawisk świata materii (oprócz biologicznych), ich natury i praw, którym one podlegają. Podstawową - dla działu zwanego F. DOŚWIADCZALNĄ - drogą do poznania i sprawdzenia tych zjawisk i praw są obserwacje i doświadczenia, w tym przede wszystkim pomiary umożliwiające ocenę ilościową zjawisk. F. TEORETYCZNA zajmuje się analizą i opracowywaniem metodami matematycznymi wyników badań, ich interpretacją oraz formułowaniem na ich podstawie oraz w oparciu o rozważania ściśle teoretyczne ogólnych teorii. Te oba działy f. są ściśle powiązane i wzajemnie się przenikają. Podobnie trudne jest ścisłe rozgraniczenie f. i innych nauk przyrodniczych (np. biologii, chemii, astronomii, geologii). Związek tych nauk z f. jest tak mocny, że wyodrębniły się w nich oddzielne działy, np. biofizyka, chemia fizyczna, astrofizyka czy geofizyka. F. dzieli się najczęściej wg dwóch podstawowych kryteriów: wg przedmiotu badań - rozróżnia się tu f. ciał stałych (dzielącą się na f. metali, kryształów, dielektryków, półprzewodników itp.), cieczy, gazów, plazmy, cząstek elementarnych, atomu, jądra, cząsteczki; w podziale wg badanych zjawisk (często wspólnych dla różnych przedmiotów badań) wyróżnia się szereg działów, np. mechanikę, elektryczność, magnetyzm, optykę, naukę o cieple, naukę o falach itp. Równie istotny podział przebiega w f. wg głównych teorii, do których należą: elektrodynamika kwantowa, ogólna teoria względności oraz teoria sił jądrowych i cząstek elementarnych. Z teorii tych, a zwłaszcza elektrodynamiki kwantowej, można wyprowadzić szereg teorii pochodnych, a z nich coraz węższe i bardziej przybliżone teorie odnoszące się do określonych zjawisk. Np. z elektrodynamiki kwantowej można, stosując pewne przybliżenia, otrzymać elektrodynamikę klasyczną opartą na prawach Maxwella, w jej zaś ramach mieszczą się teorie: elektrostatyki, magnetostatyki, prądów stałych i prądów zmiennych oraz teoria fal elektromagnetycznych, w zakres której wchodzi optyka falowa. Często w sposób ogólny dzieli się f. na f. klasyczną i f. nowoczesną. W skład F. KLASYCZNEJ wchodzą działy obejmujące zjawiska i teorie dobrze zbadane i ugruntowane, jak mechanika, elektrodynamika, optyka, nauka o cieple, f. statystyczna, a także szczególna teoria względności. Natomiast wyróżnikiem F. NOWOCZESNEJ jest to, że obejmuje ona te działy f., w których znajduje zastosowanie mechanika kwantowa; są to m.in.: kwantowa teoria pola, f. cząstek elementarnych, f. jądrowa, f. atomowa, f. ciała stałego, f. cieczy kwantowych, a więc dziedziny niedostatecznie zbadane i wciąż nie zamknięte w ramach sprawdzonej uniwersalnej teorii. Początki f. sięgają bardzo odległej przeszłości. Dla filozofów gr. f. była częścią filozofii, zajmującej się również badaniem zjawisk przyrody, i stąd f. długo nazywana była FILOZOFIĄ PRZYRODY - philosophia naturalis. Filozofowie greccy wnieśli do f. największy wkład w okresie VI-III w. p.n.e.; szczególnie twórcy pierwszej racjonalno-empirycznej i materialistycznej jednocześnie teorii przyrody opartej na pojęciu atomu: Demokryt i Leukippos, twórca podstaw optyki geometr. Euklides oraz Archimedes - twórca podstaw statyki i hydrostatyki. W czasach nowożytnych istotny rozwój f. nastąpił dopiero w XVII w.; przyczynili się do tego głównie: Galileusz - pierwszy fizyk opierający swe poglądy na wielkiej liczbie doświadczeń i pomiarów, odkrywca prawa powszechnego spadania ciał i związku między siłą a ruchem ciał; I. Newton, który w dziele Philosophiae naturalis principia mathematica (1687) sformułował podstawy nowożytnej f., w szczególności mechaniki - podał zasady dynamiki, prawo powszechnego ciążenia, wcześniej (1672) korpuskularną teorię światła; falową teorię światła opracował 1690 Ch. Huygens. XVIII w. był okresem świetnego rozwoju mechaniki teoretycznej, głównie za sprawą takich uczonych, jak L. Euler, J.L. Lagrange, J. d'Alembert, P.S. Laplace czy D. Bernoulli, którzy rozwinęli teoretyczną mechanikę punktów materialnych i mechanikę ośrodków ciągłych. Wiek XVIII był także okresem pionierskich prac doświadczalnych w zakresie elektrostatyki (Ch. Coulomb) i prądu elektrycznego (L. Galvani, A. Volta) oraz odkrycia prawa zachowania masy w reakcjach chemicznych (M.W. Łomonosow, A. Lavoisier). W w. XIX wielkie sukcesy odnotowała F. DOŚWIADCZALNA, z których najważniejsze to odkrycia: pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd elektr. (1820, H.Ch. Oersted); oddziaływania przewodników z prądem (1820, A.M. Ampre); indukcji magnetycznej (1831, M. Faraday); fal elektromagnetycznych (1886, H.R. Hertz); promieni X (1895, W.C. Roentgen); elektronu (1896, J.J. Thomson); promieniotwórczości (1896, A.H. Becquerel) i podstawowe nad nią badania (1898-1910, M. Skłodowska-Curie i P. Curie). Rezultaty XIX-wiecznych osiągnięć elektrodynamiki okazały się sprzeczne z podstawowymi pojęciami mechaniki Galileusza-Newtona. W wyniku poszukiwań rozwiązania tego dylematu A. Einstein stworzył 1905 szczególną teorię względności, stanowiącą podstawę mechaniki relatywistycznej. Okazało się jednak, że w przypadku badań mikroświatów ani teoria Newtona, ani Maxwella czy Einsteina nie wyjaśnia zjawisk zachodzących na poziomie atomów, jonów i cząsteczek. Poprawny i zgodny z doświadczeniami opis tych zjawisk dała dopiero MECHANIKA KWANTOWA będąca wynikiem prac: M. Plancka (teoria kwantów, 1900), A. Einsteina (rozwinięcie teorii kwantów na światło, 1905), E. Rutherforda (1911, odkrycie jądra atomu i sił w nim występujących), N. Bohra (1913, pierwsza kwantowa teoria atomu), L. de Broglie'ego (1924, hipoteza falowej natury cząstek) i bezpośrednich twórców mechaniki kwantowej: E. Schrödingera, W. Heisenberga, M. Borna, P. Jordana, W. Pauliego i P.A.M. Diraca. Wiek XX w f. to przede wszystkim okres szybkiego rozwoju i wielkich sukcesów F. JĄDRA ATOMOWEGO: odkrycie jądra atomowego (1911), pierwsza sztuczna reakcja jądrowa (1919), sformułowanie protonowo-neutronowej teorii jądra atomowego (1932), odkrycie i dokonanie rozszczepienia jądra atomowego (1942), przeprowadzenie pierwszej kontrolowanej reakcji łańcuchowej (1942), oraz F. CZĄSTEK ELEMENTARNYCH: odkrycie dyfrakcji elektronów (1927), pierwszej antycząstki - pozytonu oraz neutronu (1932), pierwszych mezonów (1937-1947), potwierdzenie istnienia antynukleonów (1955-1956), powstanie hipotezy kwarkowej (1964), a także powstania f. ciała stałego oraz pasmowej teorii metali i półprzewodników (1930-1940, A.H. Wilson, N.F. Mott, F. Bloch, L. Brillouin), które zaowocowało rozwojem elektroniki kwantowej i zbudowaniem tranzystora (1948) oraz masera (1954) i lasera (1960). Fizyka stanowi podstawę rozwoju większości nauk technicznych, a jednocześnie korzysta z osiągnięć tych nauk. Ta współzależność decyduje obecnie o postępie w rozwoju techniki i badań fizycznych. W ostatnich dziesięcioleciach nadal rozwija się atomistyka (1964 odkrycie kwarków, 1991 odkrycie istnienia trzech generacji cząstek elementarnych), odnotowano ogromny postęp w badaniach nadprzewodnictwa metali (1971 ogłoszenie przewidującej to zjawisko teorii; 1986 odkrycie nadprzewodnika wysokotemperaturowego, w którym opór zanika w temp. -283C; 1992 - nadprzewodność w temp. -103C). Odkrycie podwójnego pulsara potwierdziło istnienie fal grawitacyjnych (Nagroda Nobla 1993), udoskonalono aparaturę fizyczną (np. od 1989 w laboratorium CERN w Genewie działa akcelerator cząstek o obwodzie 27 km) i wyprodukowano szereg nowych materiałów, mających gł. zastosowanie w elektronice (np. układy scalone).

• fizyk, eksperymenty przeprowadzone...
• fizyka, studiować fizykę molekularną,...
• fizyka, nauka przyrodnicza badająca...