Physique
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Physique est le la science de la matière et son mouvement , ainsi que l'espace et le temps - la la science qui traite de concepts tels que la force , l'énergie , la masse , et responsable. Physique est une expérimentale la science ; ce est l'analyse générale de la nature , menée dans le but de comprendre comment le monde autour de nous se comporte.
La physique est une des plus anciennes disciplines académiques, ayant a émergé comme une science moderne au 17ème siècle, et par son sous-champ moderne de l'astronomie , il peut être le plus ancien de tous. Ceux qui travaillent professionnellement dans le domaine sont connus comme physiciens.
Avancées de la physique se traduisent souvent par le secteur technologique, et influencent parfois les autres sciences, ainsi que les mathématiques et la philosophie. Par exemple, les progrès dans la compréhension de l'électromagnétisme ont conduit à l'utilisation généralisée des dispositifs entraînés électriquement (de téléviseurs, ordinateurs, appareils ménagers, etc.); progrès de la thermodynamique ont mené au développement du transport motorisé; et les progrès dans mécanique conduit à l'élaboration de calcul , chimie quantique , et l'utilisation d'instruments tels que le Microscope électronique à microbiologie.
Aujourd'hui, la physique est un sujet vaste et très développé. La recherche est souvent divisé en quatre sous-champs: physique de la matière condensée; atomique, moléculaire et la physique optique; physique des hautes énergies; et de l'astronomie et de l'astrophysique. La plupart des physiciens se spécialisent également dans les deux théorique ou expérimentale la recherche, l'ancien portant sur le développement de nouvelles théories, et celui-ci traitant de la vérification expérimentale des théories et la découverte de nouveaux phénomènes. Malgré d'importantes découvertes au cours des quatre derniers siècles, il ya un certain nombre de problèmes non résolus de la physique, et de nombreux domaines de recherche active.
Théories de base
Bien que la physique englobe une grande variété de phénomènes, les théories fondamentales de la physique sont la mécanique classique , électromagnétisme (y compris l'optique ), la relativité , la thermodynamique et la mécanique quantique . Chacune de ces théories a été testé dans de nombreuses expériences et se sont avérées un modèle précis de la nature dans son domaine de validité. Par exemple, la mécanique classique décrit correctement le mouvement des objets dans l'expérience quotidienne, mais il tombe en panne à l'échelle atomique, où elle est remplacée par la mécanique quantique , et à des vitesses approchant de la vitesse de la lumière , où relativistes effets deviennent importants. Bien que ces théories ont longtemps été bien compris, ils continuent à être des zones de recherche active - par exemple, un aspect remarquable de la mécanique classique connu comme la théorie du chaos a été développé dans le 20ème siècle, trois siècles après la formulation initiale de la mécanique par Isaac Newton (1642-1727). Les théories de base constituent une base pour l'étude et la recherche de sujets plus spécialisés. Un tableau de ces théories, ainsi que de nombreux concepts qu'ils emploient, peut être trouvé ici.
La mécanique classique
La mécanique classique est un modèle de la physique des forces agissant sur les corps. Il est souvent désigné comme "la mécanique newtonienne" après Isaac Newton et ses lois du mouvement . Mécanique est divisé en statique, quels objets modèles au repos, la cinématique , quels objets modèles en mouvement, et la dynamique, les objets modèles soumis à des forces. Les objets de la mécanique classique continue et déformable est mécanique des milieux continus, qui peut lui-même être décomposé en mécanique des solides et la mécanique des fluides selon l'état de la matière à l'étude. Celui-ci, les mécanismes de liquides et de gaz , comprenant hydrostatique, hydrodynamique, pneumatique, l'aérodynamique, et d'autres domaines.
La mécanique classique produit des résultats précis dans le domaine de l'expérience quotidienne. Il est remplacée par la mécanique relativiste pour les systèmes mobiles à grandes vitesses près de la vitesse de la lumière , la mécanique quantique pour les systèmes à petites échelles de distance, et la théorie du champ quantique relativiste pour les systèmes avec deux propriétés. Néanmoins, la mécanique classique est toujours utile, car il est beaucoup plus simple et plus facile à appliquer que ces autres théories, et il a une très large gamme de validité approximative. La mécanique classique peuvent être utilisés pour décrire le mouvement d'objets de taille humaine (comme tops et baseball), de nombreux objets astronomiques (tels que les planètes et les galaxies), et certains objets microscopiques (comme des molécules organiques).
Un concept important de la mécanique est l'identification des conservé l'énergie et l'élan , qui conduisent à la Lagrange et Reformulations hamiltoniens des lois de Newton. Théories telles que la mécanique des fluides et de la théorie cinétique des gaz résultant de l'application mécanique classique à des systèmes macroscopiques. Un résultat relativement récente de considérations relatives à la dynamique des systèmes non linéaires est la théorie du chaos , l'étude des systèmes dans lesquels de petits changements dans une variable peuvent avoir des effets importants. La loi de Newton de la gravitation universelle, formulée dans la mécanique classique, explique Lois de Kepler et a contribué à rendre la mécanique classique un élément important de la Révolution scientifique.
Electromagnétisme
Électromagnétisme décrit l'interaction des particules chargées avec électrique et magnétique domaines. Il peut être divisé en électrostatique, l'étude des interactions entre les charges au repos, et l'électrodynamique, l'étude des interactions entre les charges en mouvement et rayonnement. La théorie classique de l'électromagnétisme est basé sur la Droit de la force de Lorentz et les équations de Maxwell .
Electrostatics est l'étude des phénomènes associés avec les organismes chargés au repos. Comme décrit par la loi de Coulomb , ces organismes exercent des forces sur l'autre. Leur comportement peut être analysée en termes de concept d'un champ électrique qui entoure tout organisme chargé, tels qu'un autre organisme chargé placé dans le domaine est soumis à une force proportionnelle à l'ampleur de sa propre charge et l'intensité du champ à son emplacement . Si la force est attractive ou répulsive dépend de la polarité de la charge. Electrostatics a de nombreuses applications, allant de l'analyse des phénomènes tels que les orages à l'étude du comportement des tubes électroniques.
Électrodynamique est l'étude des phénomènes liés à la charge corps en mouvement et variées électrique et des champs magnétiques. Depuis une charge se déplaçant produit un champ magnétique, l'électrodynamique est préoccupé avec des effets tels que le magnétisme, électromagnétique rayonnement, et induction électromagnétique, y compris des applications pratiques comme le et la génératrice électrique moteur électrique. Cette zone de l'électrodynamique, connu comme l'électrodynamique classique, la première a été expliqué systématiquement par James Clerk Maxwell , et les équations de Maxwell décrire les phénomènes de cette région avec une grande généralité. Un développement plus récent est électrodynamique quantique, qui intègre les lois de la théorie quantique pour expliquer l'interaction du rayonnement électromagnétique avec la matière. Dirac, Heisenberg, et Pauli étaient pionniers dans la formulation de l'électrodynamique quantique. Électrodynamique relativiste comptes pour relativistes corrections aux mouvements de particules chargées lorsque leurs vitesses approchent de la vitesse de la lumière. Elle se applique à des phénomènes impliqués accélérateurs de particules et tubes électroniques transportant haute tensions et courants.
Electromagnétisme englobe diverses électromagnétique monde réel phénomènes. Par exemple, la lumière est une oscillant champ électromagnétique qui est rayonnée de l'accélération de particules chargées. Mis à part la gravité , la plupart des forces dans l'expérience quotidienne sont finalement un résultat de l'électromagnétisme.
Les principes de l'électromagnétisme trouvent des applications dans diverses disciplines connexes telles que micro-ondes, antennes, machines électriques, communications par satellite, Bioelectromagnetics, plasmas , nucléaire , recherche fibres optiques , les interférences électromagnétiques et de compatibilité, de conversion d'énergie électromécanique, radar météorologie , et la télédétection. Dispositifs électromagnétiques comprennent transformateurs électriques relais, la radio / télévision , téléphones , des moteurs électriques, des lignes de transmission, des guides d'ondes, fibres optiques et les lasers .
Relativité
Relativité est une généralisation de la mécanique classique qui décrit les systèmes très massives en mouvement rapide ou. Il comprend spéciale et la relativité générale .
La théorie de la relativité restreinte a été proposé en 1905 par Albert Einstein dans son article " Sur l'électrodynamique des corps en mouvement ". Le titre de l'article se réfère au fait que la relativité restreinte résout une incohérence entre les équations de Maxwell et la mécanique classique. La théorie est basée sur deux postulats: (1) que les formes mathématiques de la lois de la physique sont invariantes dans tous les systèmes inertiels; et (2) que la vitesse de la lumière dans un vide est constante et indépendante de la source ou de l'observateur. Concilier les deux postulats nécessite une unification de l'espace et le temps dans le concept de la trame dépendante l'espace-temps.
Relativité restreinte a une variété de conséquences surprenantes qui semblent violer le bon sens, mais tous ont été vérifié expérimentalement. Il renverse les notions de l'espace absolu de Newton et l'heure en affirmant que la distance et le temps dépendent de l'observateur, et que le temps et l'espace sont perçus différemment, en fonction de l'observateur. La théorie conduit à l'affirmation de changement dans la masse , dimension, et de temps à une augmentation de la vitesse . Il donne également l'équivalence de la matière et de l'énergie , exprimée dans la formule d'équivalence masse-énergie E = mc 2, où c est la vitesse de la lumière dans le vide. Relativité restreinte et de la Relativité galiléenne de la mécanique newtonienne d'accord lorsque les vitesses sont faibles par rapport à la vitesse de la lumière. Relativité restreinte ne décrit pas la gravitation; cependant, il peut prendre en charge un mouvement accéléré en l'absence de gravitation.
La relativité générale est le géométrique théorie de la gravitation publié par Albert Einstein en 1915-1916. Il unifie la relativité restreinte , La loi de Newton de la gravitation universelle, et l'idée que la gravitation peut être décrit par le courbure de l'espace et le temps . Dans la relativité générale, la courbure de l'espace-temps est produit par l' énergie de la matière et le rayonnement. Relativité générale se distingue des autres métrique théories de la gravitation par son utilisation de la Équation d'Einstein au contenu concernent l'espace-temps et de la courbure espace-temps. Local Invariance de Lorentz exige que les collecteurs soient décrits dans GR 4 dimensions et lieu de Lorentz Riemann. En outre, le principe de forces de covariance générales que les mathématiques exprimées à l'aide tenseur calcul.
Le premier succès de la relativité générale était en expliquant l'anomalie périhélie précession des Mercury . Puis, en 1919, Sir Arthur Eddington a annoncé que les observations de étoiles près du éclipsé Sun a confirmé la prédiction de la relativité générale que les objets massifs courbure de la lumière . Depuis lors, de nombreux autres observations et des expériences ont confirmé la plupart des prédictions de la relativité générale, y compris gravitationnelle dilatation du temps, la redshift gravitationnel de la lumière, retard de signal, et rayonnement gravitationnel. En outre, de nombreuses observations sont interprétés comme confirmant une des prédictions les plus mystérieuses et exotiques de la relativité générale, l'existence de trous noirs .
Thermodynamique et mécanique statistique
Thermodynamique étudie les effets des changements de température , la pression et le volume de systèmes physiques à la échelle macroscopique, et le transfert d'énergie sous forme de chaleur . Historiquement, la thermodynamique développé par nécessité d'augmenter la l'efficacité des premiers moteurs à vapeur .
Le point de départ de la plupart des considérations thermodynamiques sont les lois de la thermodynamique, qui postulent que l'énergie peuvent être échangés entre les systèmes physiques comme la chaleur ou le travail . Ils postulent également l'existence d'une quantité appelée entropie , qui peut être définie pour chaque système. En thermodynamique, les interactions entre les grands ensembles d'objets sont étudiés et classés. Au centre de ce sont les concepts de système et environnement. Un système est composé de particules, dont les mouvements moyenne définir ses propriétés, qui à leur tour sont liés les uns aux autres par le biais équations d'état. Les propriétés peuvent être combinées pour exprimer l'énergie et potentiels thermodynamiques, qui sont utiles pour la détermination des conditions pour équilibre et processus spontanés.
Mécanique statistique analyses macroscopique systèmes en appliquant des principes statistiques à leurs électeurs microscopiques. Il fournit un cadre pour relier les propriétés microscopiques des atomes et des molécules individuelles aux propriétés macroscopiques ou en vrac de matières qui peuvent être observés dans la vie quotidienne. Thermodynamique peuvent se expliquer comme un résultat naturel des statistiques et de la mécanique (classiques et quantiques) au microscope niveau. De cette manière, la lois des gaz peuvent être dérivés, à partir de l'hypothèse selon laquelle un gaz est un ensemble de particules individuelles, comme des sphères dures avec masse . Inversement, si les particules individuelles sont également considérés comme ayant la charge , les accélérations individuelles de ces particules vont provoquer l'émission de lumière . Ce sont ces considérations qui a causé Max Planck de formuler sa loi de rayonnement du corps noir, mais seulement avec l'hypothèse que le spectre du rayonnement émis à partir de ces particules ne est pas continue en fréquence, mais plutôt quantifié.
Mécanique quantique
La mécanique quantique est la branche de la physique traitent atomique et systèmes subatomiques et leur interaction avec en termes de rayonnement grandeurs observables. Il est basé sur l'observation que toutes les formes d'énergie sont libérés en unités discrètes ou des faisceaux appelés " quanta ". Remarquablement, la théorie quantique permet en général seulement probable ou statistique calcul des caractéristiques observées des particules subatomiques, comprise en termes de fonctions d'onde. Le Équation de Schrödinger joue le rôle dans la mécanique quantique que les lois de Newton et conservation de l'énergie servir dans la mécanique classique - ce est à dire, il prédit le comportement futur d'un système dynamique - et ce est un équation d'onde en termes de la fonction d'onde qui prédit analytiquement et avec précision la probabilité d'événements ou de résultats.
Selon les anciennes théories de la physique classique, l'énergie est traitée uniquement comme un phénomène continu, tandis que la matière est supposé occuper une région spécifique de l'espace et de se déplacer d'une manière continue. Selon la théorie quantique, l'énergie est tenu d'être émis et absorbé dans de minuscules quantités discrètes. Un faisceau personne ou paquet d'énergie, appelé quantique (. Pl quanta), se comporte ainsi dans certaines situations un peu comme des particules de matière; particules se trouvent à exposer certaines ondulatoires propriétés lorsqu'il est en mouvement et ne sont plus considérés comme localisée dans une région donnée, mais plutôt comme étaler à un certain degré. Par exemple, le rayonnement lumineux ou autre dégagée ou absorbée par un atome n'a plus qu'à certain les fréquences (ou les longueurs d'onde), comme on peut le voir à partir du spectre de ligne associée à l'élément chimique représenté par cet atome. La théorie quantique montre que ces fréquences correspondent aux énergies précises du quanta de lumière ou photons , et résulter du fait que les électrons de l'atome ne peuvent avoir qu'un certaines valeurs énergétiques autorisés, ou les niveaux; quand un changement d'électrons de niveau permis une à l'autre, un quantum d'énergie est émise ou absorbée dont la fréquence est directement proportionnelle à la différence d'énergie entre les deux niveaux.
Le formalisme de la mécanique quantique a été développé au cours des années 1920. En 1924, Louis de Broglie a proposé que non seulement les ondes lumineuses parfois présentent des propriétés de particules ressemblant, comme dans l'effet photoélectrique et spectres atomiques, mais les particules peuvent également présenter des propriétés ondulatoires. Deux formulations différentes de la mécanique quantique ont été présentés à la suite de la suggestion de de Broglie. Le la mécanique ondulatoire de Erwin Schrödinger (1926) implique l'utilisation d'une entité mathématique, la fonction d'onde, qui est liée à la probabilité de trouver une particule en un point donné dans l'espace. Le mécanique des matrices de Werner Heisenberg (1925) ne fait aucune mention des fonctions d'onde ou des concepts similaires, mais se est avéré être mathématiquement équivalente à la théorie de Schrödinger. Une découverte particulièrement importante de la théorie quantique est le principe d'incertitude, énoncé par Heisenberg en 1927, qui impose une limite théorique absolue sur l'exactitude de certaines mesures; par conséquent, l'hypothèse par des scientifiques antérieures que l'état physique d'un système peut être mesurée avec précision et utilisé pour prédire les états futurs a dû être abandonné. La mécanique quantique a été combiné avec la théorie de la relativité dans la formulation de PAM Dirac (1928), qui, en plus, a prédit l'existence de antiparticules. Autres développements de la théorie comprennent statistique quantique, présentés sous une forme et par Einstein SN Bose (le Bose-Einstein statistiques) et dans un autre par Dirac et Enrico Fermi (la La statistique de Fermi-Dirac); électrodynamique quantique, concernés par les interactions entre les particules chargées et les champs électromagnétiques; sa généralisation, la théorie quantique des champs ; et électronique quantique. La découverte de la mécanique quantique dans le début du 20e siècle a révolutionné la physique, et la mécanique quantique est fondamentale pour la plupart des domaines de la recherche actuelle.
Recherche
Théorie et expérience
La culture de la recherche physique diffère de la plupart des sciences de la séparation de théorie et expérience. Depuis le XXe siècle , la plupart des physiciens se sont spécialisés dans les deux la physique théorique ou physique expérimentale . Le grand italienne physicien Enrico Fermi ( 1901 - 1954 ), qui a fait des contributions fondamentales à la théorie et l'expérimentation dans la physique nucléaire , était une exception notable. En revanche, presque tous les théoriciens de succès dans la biologie et la chimie (par exemple Amérique chimiste quantique et biochimiste Linus Pauling ) ont également été expérimentateurs, bien que cela change de la fin.
Théoriciens cherchent à développer modèles mathématiques que les deux d'accord avec les expériences existantes et avec succès prédire les résultats futurs, tandis que les expérimentateurs concevoir et réaliser des expériences pour tester les prédictions théoriques et d'explorer de nouveaux phénomènes. Bien que la théorie et l'expérience sont développés séparément, ils sont fortement dépendants les uns des autres. Progrès de la physique vient souvent quand les expérimentateurs font une découverte que les théories existantes ne peuvent pas expliquer, ou lorsque de nouvelles théories génèrent des prédictions testables expérimentalement. Théoriciens travaillant en étroite collaboration avec les expérimentateurs emploient fréquemment phénoménologie.
La physique théorique est étroitement liée à des mathématiques , qui fournit la langue des théories physiques, et les grands domaines des mathématiques, comme le calcul , ont été inventés spécifiquement pour résoudre les problèmes de la physique. Les théoriciens peuvent également compter sur analyse numérique et simulations informatiques, qui jouent un rôle de plus en plus riche dans la formulation de modèles physiques. Les domaines de la mathématique et la physique de calcul sont les zones actives de recherche. La physique théorique a toujours reposé sur la philosophie et la métaphysique; électromagnétisme a été unifié de cette façon. Ainsi physiciens peuvent spéculer avec des espaces multidimensionnels et univers parallèles, et à partir de cela, l'hypothèse théories.
Physique expérimentale informe, et est informé par, l'ingénierie et la technologie . Physiciens expérimentateurs impliqués dans la conception de la recherche fondamentale et réaliser des expériences avec des équipements tels que accélérateurs de particules et lasers , alors que ceux qui participent à la recherche appliquée travaillent souvent dans l'industrie, le développement de technologies telles que imagerie par résonance magnétique (IRM) et transistors. Feynman a noté que les expérimentateurs peuvent chercher des domaines qui ne sont pas bien explorés par les théoriciens.
Domaines de recherche
La recherche contemporaine en physique peut être divisé en la matière condensée ; atomique, moléculaire et la physique optique; la physique des particules ; et l'astrophysique . Certains départements de physique soutiennent également la recherche dans enseignement de la physique. Depuis le XXe siècle , les différents champs de la physique sont devenus de plus en plus spécialisés, et aujourd'hui la plupart des physiciens travaillent dans un champ unique pour l'ensemble de leur carrière. «universalistes» comme Albert Einstein ( 1,879 - 1 955 ) et Lev Landau ( 1908 - 1,968 ), qui a travaillé dans plusieurs domaines de la physique, sont maintenant très rares. Une table des grands domaines de la physique, avec leurs sous-champs et les théories qu'ils emploient, peut être trouvé ici.
La matière condensée
Matière condensée est le domaine de la physique qui traite des propriétés physiques macroscopiques de la matière . En particulier, il est préoccupé par les "condensés" phases qui apparaissent chaque fois que le nombre d'électeurs dans un système est extrêmement grande et les interactions entre les constituants sont forts. Les exemples les plus connus de phases condensées sont solides et liquides , qui découlent de la liaison et de la force électromagnétique entre les atomes . Phases condensées plus exotiques comprennent les superfluide et le Condensat de Bose-Einstein trouve dans certains systèmes atomiques à très basse température , le supraconducteur de phase présentée par électrons de conduction dans certains matériaux, et la ferromagnétique et des phases antiferromagnétiques tourne sur treillis atomique.
Matière condensée est de loin le plus grand domaine de la physique contemporaine. Beaucoup de progrès ont également été accomplis dans la physique théorique de la matière condensée. Selon une estimation, un tiers de tous américains les physiciens se identifient comme les physiciens de la matière condensée. Historiquement, la physique de la matière condensée est né de la physique du solide, qui est maintenant considéré comme l'un de ses principaux sous-champs. Le terme de la Matière Condensée a apparemment été inventé par Philip Anderson quand il rebaptisé son groupe de recherche - la théorie précédemment état solide - en 1967. En 1978, la Division de la physique des solides à la American Physical Society a été rebaptisée la Division de la matière condensée. Matière condensée a un grand chevauchement avec la chimie , la science des matériaux , la nanotechnologie et l'ingénierie .
Atomique, moléculaire et optique
Atomique , moléculaire et optique physique (AMO) est l'étude de la matière et -matter lumière -matter interactions à l'échelle de simples atomes ou de structures contenant quelques atomes. Les trois domaines sont regroupés en raison de leurs relations, la similitude des méthodes utilisées, et de la communauté des énergies échelles qui sont pertinentes. Tous les trois domaines comprennent à la fois classiques et quantiques traitements; ils peuvent traiter leur sujet dans une vue microscopique (contrairement à une vue macroscopique).
Physique atomique étudie l' électronique coque d' atomes . Les recherches actuelles portent sur les activités de contrôle quantique, le refroidissement et le piégeage d'atomes et d'ions, la dynamique de collision à basse température, le comportement collectif des atomes dans les gaz interagissant faiblement (condensats de Bose-Einstein et diluer systèmes dégénérés Fermi), des mesures de précision de constantes fondamentales, et les effets de corrélation électronique sur la structure et la dynamique. Physique atomique est influencée par le noyau (voir, par exemple, hyperfins), mais phénomène intra-nucléaires telles que la fission et fusion sont considérés comme faisant partie de physique des hautes énergies .
Physique Moléculaire portent sur les structures multi-atomiques et de leurs interactions internes et externes avec la matière et la lumière. Physique optique est distincte de l'optique en ce qu'il tend à se concentrer non sur le contrôle des champs de lumière classiques par des objets macroscopiques, mais sur les propriétés fondamentales de champs optiques et de leurs interactions avec la matière dans le domaine microscopique.
Haute énergie / physique des particules
La physique des particules est l'étude de la constituants élémentaires de la matière et de l'énergie , et les interactions entre eux. Il peut également être appelé "physique des hautes énergies", parce que beaucoup de particules élémentaires ne existent pas naturellement, mais sont créés uniquement en haute énergie collisions d'autres particules, comme on peut détecter dans des accélérateurs de particules.
Actuellement, les particules élémentaires sont classés en utilisant ce qu'on appelle «le modèle standard." Le modèle standard définit le forte, faible et électromagnétique forces fondamentales, en décrivant les particules, appelées évaluer bosons, que ces forces utilisent pour interagir avec la matière. Les types de bosons de jauge sont gluons, W - et W + et Bosons Z et le photon . Le modèle contient également 24 particules fondamentales (12 paires particule / anti-particules), qui sont les constituants de la matière . Le Modèle Standard prédit également une particule connue sous le nom Higgs Higgs, dont l'existence n'a pas encore été vérifiée.
Astrophysique
Astrophysique et l'astronomie sont l'application des théories et des méthodes de la physique à l'étude de structure stellaire, l'évolution stellaire, l'origine du système solaire , et les problèmes connexes de la cosmologie . Parce que l'astrophysique est un vaste sujet, les astrophysiciens se appliquent généralement de nombreuses disciplines de la physique, y compris la mécanique, électromagnétisme, la mécanique statistique, la thermodynamique, la mécanique quantique, la relativité, la physique nucléaire et des particules et de la physique atomique et moléculaire.
Astrophysique développés à partir de l'ancienne science de l'astronomie. Les astronomes de premières civilisations effectuées observations méthodiques du ciel de nuit, et des objets astronomiques ont été trouvés des périodes beaucoup plus tôt. Après des siècles d'évolution par babylonienne et astronomes grecs, l'astronomie occidentale sommeillait depuis quatorze siècles jusqu'à ce que Nicolas Copernic a modifié le Système de Ptolémée en plaçant le Soleil au centre de l'univers. Des observations détaillées de Tycho Brahe conduit à Lois de Kepler et Galilée de télescope ont aidé la discipline se développer en une science moderne. La théorie d'Isaac Newton de la gravitation universelle fourni, une base dynamique physique pour les lois de Kepler. Au début du 19ème siècle., La science de la mécanique céleste avait atteint un état très développé aux mains de Leonhard Euler , Lagrange JL , PS Laplace , et d'autres. De nouvelles techniques mathématiques puissants solution de la plupart des problèmes qui subsistent dans la théorie gravitationnelle classique autorisés appliquée au système solaire. A la fin du 19ème siècle , la découverte de des lignes spectrales dans la lumière du soleil a prouvé que les éléments chimiques présents dans le Soleil ont également été trouvés sur la Terre. Intérêt se est déplacé de déterminer les positions et les distances des étoiles à l'étude de leur composition physique (voir structure stellaire et l'évolution stellaire). Parce que l'application de la physique à l'astronomie est devenue de plus en plus importante dans l'ensemble du 20e siècle , la distinction entre l'astronomie et l'astrophysique a disparu.
La découverte par Karl Jansky en 1931 que les signaux radio ont été émis par les corps célestes initié la science de radioastronomie. Plus récemment, les frontières de l'astronomie ont été élargies par l'exploration de l'espace. Perturbations et interférences de l'atmosphère de la terre font observations spatiales nécessaires pour infrarouge, ultraviolet, gamma, et L'astronomie X-ray. Le télescope spatial Hubble , lancé en 1990, a rendu possible l'observation visuelle d'une qualité dépassant de loin celles des instruments liés à la terre; observatoires liés à la terre à l'aide de télescopes optique adaptative seront désormais en mesure de compenser la turbulence de la Terre de l ' atmosphère.
Cosmologie physique est l'étude de la formation et l'évolution de l'univers sur ses plus grandes échelles. La théorie de la relativité d'Einstein joue un rôle central dans toutes les théories cosmologiques modernes. Au début du 20e siècle , La découverte de Hubble que l'univers était en expansion, comme le montre le diagramme de Hubble , a incité explications rivales connues sous le nom univers de l'état d'équilibre et de la Big Bang . Le Big Bang a été confirmé par le succès de Big Bang nucléosynthèse et la découverte du fond diffus cosmologique en 1964. Le modèle Big Bang repose sur deux piliers théoriques: la relativité générale d'Albert Einstein et la principe cosmologique. Les cosmologistes ont récemment mis en place un modèle précis de l'évolution de l'univers, qui inclut l'inflation cosmique , énergie noire et matière noire .
Physique appliquée
Physique appliquée est un terme général pour la physique qui est destiné à un particulier utiliser. appliquée se distingue de pur par une combinaison subtile de facteurs tels que la motivation et l'attitude des chercheurs et de la nature de la relation à la technologie ou la science qui peut être affecté par les travaux. Il diffère généralement de l'ingénierie en ce qu'un physicien ne peut pas être appliquée à concevoir quelque chose en particulier, mais plutôt utilise la physique ou de mener des recherches sur la physique dans le but de développer de nouvelles technologies ou de résoudre un problème. L'approche est similaire à celle des mathématiques appliquées . Physiciens appliquées peuvent également être intéressé par l'utilisation de la physique pour la recherche scientifique. Par exemple, les personnes travaillant sur la physique des accélérateurs pourrait chercher à construire de meilleurs détecteurs de particules pour la recherche en physique théorique.
Physique est largement utilisé dans l'ingénierie . Par exemple, statique, un sous-champ de mécanique, est utilisé dans la construction de ponts ou d'autres structures, tandis que l'acoustique est utilisée pour concevoir de meilleures salles de concert. La compréhension de la physique est importante pour la conception de réaliste simulateurs de vol, jeu vidéo moteurs physiques, et des films.
Enseignement de la physique
éducation physique désigne à la fois les méthodes actuellement utilisées pour enseigner la physique, et à une zone de recherche pédagogique qui vise à améliorer ces méthodes. Historiquement, la physique a été enseigné au niveau secondaire et collégial principalement par la méthode de la conférence, ainsi que des exercices de laboratoire visant à vérifier les concepts enseignés dans les conférences.
