Фізика в навколишньому світі
1.Фізика – наука про природу, про будову, властивості і взаємодію матеріальних тіл і полів, які входять до її складу. Основна мета цієї науки – відкрити і пояснити закони природи, якими визначаються всі фізичні явища. Фізика ґрунтується на експериментально встановлених фактах. Факти залишаються, а тлумачення їх іноді змінюється з історичним розвитком науки, в процесі дедалі глибшого розуміння основних законів природи.
Перед викладом курсу фізики в загальних рисах, не вдаючись до подробиць, простежимо, як формувалися уявлення про фізичну картину світу, про будову і властивості матерії, як впливала фізика на науково-технічний прогрес.
Учення про будову матерії - одне з центральних у фізиці. Воно охоплює два відомі фізиці види – речовину і поле. Матерія, за визначенням В.І.Леніна, є... філософська категорія для означення об’єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях її, яка копіюється, фотографується, відображується нашими відчуттями, існуючи незалежно від них. Усяка зміна, що відбувається в навколишньому світі, є рух матерії. Рух – це форма існування матерії. Фізика вивчає найбільш загальні форми руху матерії та взаємні перетворення їх.
2.Фізика картина світу. З нагородженням експериментальних даних поступово вимальовувались і формувались величина і складна картина навколишнього світу і Всесвіту в цілому.
Наукові пошуки і дослідження, проведені протягом багатьох століть, дали можливість І.Ньютону відкрити і сформулювати фундаментальні закони механіки – науки про механічний рух, матеріальних тіл і взаємодії між ними, які при цьому відбуваються. На той час закони Ньютона були такими всеосяжними, що лягли в основу побудови так званої механічної картини світу, за якою всі тіла мають складатися з абсолютно твердих частинок, що перебувають у безперервному русі.
Тіла взаємодіють між собою за допомогою сил тяжіння (гравітаційних сил). Уся різноманітність навколишнього світу, за Ньютоном, полягала за відмінності руху частинок.
Така картина світу панувала доти, поки Дж. Максвель (1873) не сформулював рівняння, які описують основні закони надмірності електромагнітних явищ. Ці закономірності не можна було пояснити з точки зору механіки Ньютона. На відміну від класичної механіки, де припускають, що тіла взаємодіють миттю (теорія далекодії)теорія Максвеля твердила, що взаємодія відбувається з скінченою швидкістю, яка дорівнює швидкості світла у вакуумі, за допомогою електромагнітного поля (теорія близькості). Створення спеціальної теорії відносності – нового вчення про простір і час – дало можливість повністю обґрунтувати електромагнітну теорію. У спеціальній теорії відносності виведено релятивістські рівняння руху, які для великих швидкостей замінюють рівняння класичної механіки.
До складу всіх без винятку атомів входять електрично заряджені частинки. Це дає можливість за допомогою електромагнітної теорії пояснити природу сил, які діють всередині атомів, молекул і макроскопічних тіл. Це положення покладено в основу створення так званої електромагнітної картини світу, намагалися пояснити за допомогою законів електродинаміки. Проте пояснити будову і рух матерії тільки електромагнітними взаємодіями не вдалося.
Дальший розвиток фізики показав, що крім гравітаційної і електромагнітної є й інші типи взаємодії. Перша половина ХХ ст. позначилась інтенсивними дослідженнями будови електронних оболонок атомів і тих закономірностей, які керують рухом електронів у атомі. Це привело до виникнення нової галузі фізико-квантової механіки. У квантовій механіці використано поняття дуалізму: рухома матерія є водночас і речовиною і полем, тобто має і корпускулярні і хвильові властивості. У класичній фізиці матерія – завжди або сукупність частинок, або потім хвиль.
Розвиток ядерної фізики, відкриття елементарних частинок, дослідження їхніх властивостей і взаємоперетворень привели до встановлення ще двох типів взаємодій, які назвали сильними і слабкими. Отже, сучасною фізичною картиною світу передбачено чотири типи взаємодії: сильна (ядерна), електромагнітна, слабка і гравітаційна. Кожному типу взаємодії відповідає своє поле і свої кванти цього поля. Сильна взаємодія забезпечує зв’язок нуклонів у ядрі і зумовлена ІІ-мезанним обміном між нуклонами. Слабка взаємодія проявляється в основному під час розпаду елементарних частинок. Отже, вчення про будову матерії тепер є атомістичним, квантовим, релятивіським. У ньому застосовують статистичні уявлення.
3. Фізика і астрономія. Відомі на сьогодні чотири типи взаємодій лежать в основі всіх сил і їх взаємодії у Всесвіті. Якщо теорії елементарних частинок і їх взаємодій є справді фундаментальними, то вони повинні пояснювати явища не тільки мікросвіту, а й макросвіту, тому поводження зір і галактик має описуватись тими самими фізичними законами, що й елементарних частинок.