1.1: Fizikia- Utangulizi

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza tofauti kati ya kanuni na sheria.
• Eleza tofauti kati ya mfano na nadharia.

Ulimwengu wa kimwili ni ngumu sana kwa undani wake. Kila siku, kila mmoja wetu anaona aina nyingi za vitu na matukio. Kwa karne nyingi, udadisi wa jamii ya wanadamu umetuongoza kwa pamoja kuchunguza na kuandika utajiri mkubwa wa habari. Kutoka ndege ndege kwa rangi ya maua, kutoka umeme kwa mvuto, kutoka quarks kwa makundi ya galaxies, kutoka mtiririko wa muda kwa siri ya uumbaji wa ulimwengu, tumeuliza maswali na kukusanya arrays kubwa ya ukweli. Katika uso wa maelezo haya yote, tumegundua kwamba seti ya kushangaza ndogo na ya umoja ya sheria za kimwili inaweza kuelezea kile tunachoona. Kama binadamu, tunafanya generalizations na kutafuta utaratibu. Tumegundua kwamba asili ni inashangaza ushirikiano-inaonyesha utaratibu msingi na unyenyekevu sisi hivyo thamani.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mafunzo ya ndege ya ndege wanaohama kama vile Canada bukini yanaongozwa na sheria za fizikia. (mikopo: David Merrett)

Ni utaratibu wa msingi wa asili ambao hufanya sayansi kwa ujumla, na fizikia hasa, hivyo kufurahisha kujifunza. Kwa mfano, mfuko wa chips na betri ya gari una sawa? Wote wana nishati ambayo inaweza kubadilishwa kwa aina nyingine. Sheria ya uhifadhi wa nishati (ambayo inasema kuwa nishati inaweza kubadilisha fomu lakini haijawahi kupotea) huunganisha mada kama vile kalori za chakula, betri, joto, mwanga, na chemchemi za kuangalia. Kuelewa sheria hii inafanya iwe rahisi kujifunza kuhusu aina mbalimbali nishati inachukua na jinsi yanahusiana na kila mmoja. Mada yanayoonekana yasiyohusiana yanaunganishwa kupitia sheria za kimwili zinazotumika, kuruhusu ufahamu zaidi ya kukariri orodha ya ukweli.

Kipengele cha kuunganisha cha sheria za kimwili na unyenyekevu wa msingi wa asili huunda mandhari ya msingi ya maandishi haya. Katika kujifunza kutumia sheria hizi, utakuwa, bila shaka, kujifunza mada muhimu zaidi katika fizikia. Muhimu zaidi, utapata uwezo wa uchambuzi ambao utakuwezesha kutumia sheria hizi mbali zaidi ya upeo wa kile kinachoweza kuingizwa katika kitabu kimoja. Ujuzi huu wa uchambuzi utakusaidia kustahili kitaaluma, na pia watakusaidia kufikiri kwa makini katika kazi yoyote ya kitaaluma unayochagua kufuata. Moduli hii inazungumzia eneo la fizikia (kufafanua fizikia ni nini), baadhi ya maombi ya fizikia (kuonyesha umuhimu wake kwa taaluma nyingine), na kwa usahihi nini hufanya sheria ya kimwili (kuangaza umuhimu wa majaribio kwa nadharia).

Sayansi na Ulimwengu wa Fizikia

Sayansi ina nadharia na sheria ambazo ni ukweli wa jumla wa asili pamoja na mwili wa maarifa wanaozunguka. Wanasayansi wanaendelea kujaribu kupanua mwili huu wa ujuzi na kukamilisha usemi wa sheria zinazoelezea. Fizikia inahusika na kuelezea mwingiliano wa nishati, jambo, nafasi, na wakati, na inavutiwa hasa na utaratibu wa msingi unaozingatia kila jambo. Wasiwasi wa kuelezea matukio ya msingi katika asili kimsingi hufafanua eneo la fizikia.

Fizikia inalenga kuelezea kazi ya kila kitu kilicho karibu nasi, kuanzia mwendo wa chembe ndogo za kushtakiwa hadi mwendo wa watu, magari, na spaceships. Kwa kweli, karibu kila kitu karibu na wewe kinaweza kuelezewa kwa usahihi na sheria za fizikia. Fikiria simu ya smart (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Fizikia inaeleza jinsi umeme unavyoingiliana na nyaya mbalimbali ndani ya kifaa. Maarifa haya husaidia wahandisi kuchagua vifaa vinavyofaa na mpangilio wa mzunguko wakati wa kujenga simu ya smart. Kisha, fikiria mfumo wa GPS. Fizikia inaelezea uhusiano kati ya kasi ya kitu, umbali ambao unasafiri, na muda unaotumika kusafiri umbali huo. Unapotumia kifaa cha GPS kwenye gari, hutumia milinganyo ya fizikia ili kuamua muda wa kusafiri kutoka sehemu moja hadi nyingine.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Apple “iPhone” ni simu ya kawaida ya smart na kazi ya GPS. Fizikia inaelezea njia ambayo umeme inapita kupitia nyaya za kifaa hiki. Wahandisi hutumia ujuzi wao wa fizikia kujenga iPhone na vipengele ambavyo watumiaji watafurahia. Kipengele kimoja maalum cha iPhone ni kazi ya GPS. GPS hutumia milinganyo ya fizikia ili kuamua muda wa kuendesha gari kati ya maeneo mawili kwenye ramani. (mikopo: @gletham GIS, kijamii, Simu ya Mkono Tech Images)

Matumizi ya Fizikia

Huna haja ya kuwa mwanasayansi kutumia fizikia. Kinyume chake, ujuzi wa fizikia ni muhimu katika hali za kila siku na pia katika fani zisizo za kisayansi. Inaweza kukusaidia kuelewa jinsi microwave sehemu zote kazi, kwa nini metali haipaswi kuweka ndani yao, na kwa nini wanaweza kuathiri pacemakers (Takwimu\(\PageIndex{3}\) na\(\PageIndex{4}\)). Fizikia inakuwezesha kuelewa hatari za mionzi na kutathmini rationally hatari hizi kwa urahisi zaidi. Fizikia pia inaeleza sababu kwa nini radiator nyeusi gari husaidia kuondoa joto katika inji ya gari, na inaeleza kwa nini paa nyeupe husaidia kuweka ndani ya nyumba baridi. Vile vile, uendeshaji wa mfumo wa kupuuza gari pamoja na uhamisho wa ishara za umeme kupitia mfumo wa neva wa mwili wetu ni rahisi kuelewa wakati unafikiri juu yao kwa suala la fizikia ya msingi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Sheria za fizikia zinatusaidia kuelewa jinsi vifaa vya kawaida vinavyofanya kazi. Kwa mfano, sheria za fizikia zinaweza kusaidia kuelezea jinsi sehemu zote za microwave zinavyopunguza chakula, na pia hutusaidia kuelewa ni kwa nini ni hatari kuweka vitu vya chuma katika tanuri ya microwave. (mikopo: Money Blog Newz)

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Maombi haya mawili ya fizikia yana zaidi ya kawaida kuliko hukutana na jicho. Sehemu zote za microwave hutumia mawimbi ya umeme ili joto la chakula. Imaging resonance magnetic (MRI) pia hutumia mawimbi ya umeme ili kutoa picha ya ubongo, ambayo eneo halisi la tumors linaweza kuamua. (mikopo: Rashmi Chawla, Daniel Smith, na Paul E. Marik)

Fizikia ni msingi wa taaluma nyingi muhimu na huchangia moja kwa moja kwa wengine. Kemia, kwa mfano—kwani inahusika na mwingiliano wa atomi na moleki-imetokana na fizikia atomiki na Masi. Matawi mengi ya uhandisi hutumiwa fizikia. Katika usanifu, fizikia iko katika moyo wa utulivu wa miundo, na inashiriki katika acoustics, inapokanzwa, taa, na baridi ya majengo. Sehemu za jiolojia zinategemea sana fizikia, kama vile dating mionzi ya miamba, uchambuzi wa tetemeko la ardhi, na uhamisho wa joto duniani. Baadhi ya taaluma, kama vile biofizikia na geofizikia, ni mahuluti ya fizikia na taaluma nyingine.

Fizikia ina maombi mengi katika sayansi ya kibiolojia. Katika ngazi ya microscopic, husaidia kuelezea mali ya kuta za seli na membrane za seli (Takwimu\(\PageIndex{5}\) na\(\PageIndex{6}\)). Katika ngazi ya macroscopic, inaweza kuelezea joto, kazi, na nguvu zinazohusiana na mwili wa mwanadamu. Fizikia inashiriki katika uchunguzi wa matibabu, kama vile x-rays, imaging resonance magnetic (MRI), na vipimo vya mtiririko wa damu ultrasonic. Tiba ya kimatibabu wakati mwingine inahusisha moja kwa moja fizikia; kwa mfano, radiotherapy ya kansa hutumia mionzi Fizikia pia inaweza kueleza matukio ya hisia, kama vile vyombo vya muziki vinavyofanya sauti, jinsi jicho linavyotambua rangi, na jinsi lasers zinaweza kusambaza habari.

Si lazima kujifunza rasmi maombi yote ya fizikia. Nini muhimu zaidi ni ujuzi wa sheria za msingi za fizikia na ujuzi katika mbinu za uchambuzi za kuitumia. Utafiti wa fizikia pia unaweza kuboresha ujuzi wako wa kutatua matatizo. Zaidi ya hayo, fizikia imehifadhi mambo ya msingi ya sayansi, hivyo hutumiwa na sayansi zote, na utafiti wa fizikia hufanya sayansi nyingine iwe rahisi kuelewa.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Fizikia, kemia, na biolojia kusaidia kuelezea mali ya kuta za seli katika seli za mimea, kama vile seli vitunguu kuonekana hapa. (mikopo: Idadi ya Salvagnin)

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Mchapishaji wa msanii wa muundo wa membrane ya seli. Vipande vinaunda mipaka ya seli za wanyama na ni ngumu katika muundo na kazi. Mali nyingi za msingi za maisha, kama vile kukimbia kwa seli za ujasiri, zinahusiana na membrane. Taaluma za biolojia, kemia, na fizikia zote zinatusaidia kuelewa utando wa seli za wanyama. (mikopo: Mariana Ruiz)

Mifano, Nadharia, na Sheria; Wajibu wa majaribio

Sheria za asili ni maelezo mafupi ya ulimwengu unaozunguka; ni kauli za kibinadamu za sheria za msingi au sheria ambazo michakato yote ya asili hufuata. Sheria hizo ni za asili kwa ulimwengu; wanadamu hawakuziumba na hivyo hawawezi kuzibadilisha. Tunaweza tu kugundua na kuelewa yao. Ugunduzi wao ni jitihada za kibinadamu sana, na mambo yote ya siri, mawazo, mapambano, ushindi, na tamaa inayotokana na jitihada yoyote ya ubunifu (Takwimu\(\PageIndex{7}\) na\(\PageIndex{8}\)). Jiwe la msingi la kugundua sheria za asili ni uchunguzi; sayansi lazima ieleze ulimwengu kama ilivyo, si kama tunavyoweza kufikiria kuwa.

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Marie Curie (1867—1934) sadaka mali ya fedha ili kusaidia fedha utafiti wake mapema na kuharibiwa ustawi wake wa kimwili na yatokanayo na mionzi. Yeye ndiye mtu pekee kushinda tuzo za Nobel katika fizikia na kemia. Mmoja wa binti zake pia alishinda Tuzo ya Nobel. (mikopo: Wikimedia Commons)

Sisi sote tuna curious kwa kiasi fulani. Sisi kuangalia kote, kufanya generalizations, na kujaribu kuelewa nini sisi kuona-kwa mfano, sisi kuangalia juu na ajabu kama aina moja ya wingu ishara ya dhoruba oncoming. Kama sisi kuwa mbaya juu ya kuchunguza asili, sisi kuwa zaidi ya kupangwa na rasmi katika kukusanya na kuchambua data. Tunajaribu usahihi zaidi, kufanya majaribio kudhibitiwa (kama tunaweza), na kuandika mawazo kuhusu jinsi data inaweza kupangwa na umoja. Kisha tunaunda mifano, nadharia, na sheria kulingana na data tuliyokusanya na kuchambuliwa ili kuzalisha na kuwasiliana matokeo ya majaribio haya.

Mfano ni uwakilishi wa kitu ambacho mara nyingi ni vigumu sana (au haiwezekani) kuonyesha moja kwa moja. Wakati mfano ni haki na ushahidi wa majaribio, ni sahihi tu chini ya hali ndogo. Mfano ni mfano wa sayari wa atomu ambamo elektroni zinaonyeshwa kama zinazunguka kiini, sawa na jinsi sayari zinazozunguka Jua. (Angalia Mchoro 9.) Hatuwezi kuchunguza njia za elektroni moja kwa moja, lakini picha ya akili husaidia kueleza uchunguzi tunaweza kufanya, kama vile chafu ya mwanga kutoka gesi moto (atomiki spectra). Wataalamu wa Fizikia hutumia mifano kwa madhumuni mbalimbali. Kwa mfano, mifano inaweza kusaidia wanafizikia kuchambua mazingira na kufanya hesabu, au zinaweza kutumika kuwakilisha hali kwa namna ya simulation ya kompyuta. Nadharia ni maelezo ya ruwaza katika asili ambayo inasaidiwa na ushahidi wa kisayansi na kuthibitishwa mara nyingi na makundi mbalimbali ya watafiti. Baadhi ya nadharia ni pamoja na mifano ya kusaidia taswira matukio, wakati wengine hawana. Nadharia ya Newton ya mvuto, kwa mfano, hauhitaji mfano au picha ya akili, kwa sababu tunaweza kuchunguza vitu moja kwa moja na akili zetu wenyewe. Nadharia ya kinetiki ya gesi, kwa upande mwingine, ni mfano ambao gesi hutazamwa kama inaundwa na atomi na molekuli. Atomi na molekuli ni ndogo mno kuzingatiwa moja kwa moja na hisia zetu—hivyo, tunavichora kiakili ili tuelewe kile vyombo vyetu vinavyotuambia kuhusu tabia za gesi.

Sheria inatumia lugha mafupi kuelezea muundo wa jumla katika asili ambao unasaidiwa na ushahidi wa kisayansi na majaribio ya mara kwa mara. Mara nyingi, sheria inaweza kuelezwa kwa namna ya equation moja ya hisabati. Sheria na nadharia zinafanana kwa kuwa zote mbili ni kauli za kisayansi zinazotokana na nadharia zilizojaribiwa na zinaungwa mkono na ushahidi wa kisayansi. Hata hivyo, sheria ya wajibu imehifadhiwa kwa taarifa mafupi na ya jumla ambayo inaelezea matukio katika asili, kama sheria kwamba nishati huhifadhiwa wakati wa mchakato wowote, au sheria ya pili ya mwendo wa Newton, ambayo inahusiana na nguvu, wingi, na kuongeza kasi kwa equation rahisi

\[F =ma.\]

Nadharia, kinyume chake, ni taarifa ya chini ya mafupi ya matukio yaliyoonekana. Kwa mfano, Nadharia ya Mageuzi na Nadharia ya Relativity haiwezi kuelezwa kwa ufupi wa kutosha kuchukuliwa kuwa sheria. Tofauti kubwa kati ya sheria na nadharia ni kwamba nadharia ni ngumu zaidi na yenye nguvu. Sheria inaelezea hatua moja, wakati nadharia inaelezea kundi zima la matukio yanayohusiana. Na, wakati sheria ni postulate kwamba fomu ya msingi wa mbinu ya kisayansi, nadharia ni matokeo ya mwisho ya mchakato huo.

Kauli ndogo zinazotumika kwa kawaida huitwa kanuni (kama vile kanuni ya Pascal, ambayo inatumika tu katika maji), lakini tofauti kati ya sheria na kanuni mara nyingi haitengenezwi kwa makini.

Kielelezo\(\PageIndex{9}\): Ni mfano gani? Mfano huu wa sayari wa atomu unaonyesha elektroni zinazozunguka kiini. Ni kuchora tunayotumia kutengeneza picha ya akili ya atomu ambayo hatuwezi kuiona moja kwa moja kwa macho yetu kwa sababu ni ndogo mno.

MIFANO, NADHARIA, NA SHERIA

Mifano, nadharia, na sheria zinatumika kusaidia wanasayansi kuchambua data ambazo tayari zimekusanya. Hata hivyo, mara nyingi baada ya mfano, nadharia, au sheria imeandaliwa, inaelezea wanasayansi kuelekea uvumbuzi mpya ambao hawatafanya vinginevyo.

Mifano, nadharia, na sheria tunazozipanga wakati mwingine zinamaanisha kuwepo kwa vitu au matukio bado haijatambuliwa. Utabiri huu ni ushindi wa ajabu na ushindi wa nguvu za sayansi. Ni utaratibu wa msingi katika ulimwengu ambao huwezesha wanasayansi kufanya utabiri wa kuvutia kama huo. Hata hivyo, kama majaribio haina kuthibitisha utabiri wetu, basi nadharia au sheria ni sahihi, bila kujali ni kifahari au rahisi. Sheria haziwezi kujulikana kwa uhakika kabisa kwa sababu haiwezekani kufanya kila jaribio la kufikiriwa ili kuthibitisha sheria katika kila hali inayowezekana. Wataalamu wa Fizikia hufanya kazi chini ya dhana kwamba sheria zote za kisayansi na nadharia ni halali mpaka mfano wa counterexample utazingatiwa. Ikiwa jaribio la ubora mzuri, linathibitishwa linapingana na sheria iliyoanzishwa vizuri, basi sheria lazima ibadilishwe au kupinduliwa kabisa.

Utafiti wa sayansi kwa ujumla na fizikia hasa ni adventure sana kama utafutaji wa bahari uncharted. Uvumbuzi hufanywa; mifano, nadharia, na sheria zimeandaliwa; na uzuri wa ulimwengu wa kimwili unafanywa tukufu zaidi kwa ufahamu uliopatikana.

NJIA YA KISAYANSI

Wanasayansi wanapouliza na kukusanya taarifa kuhusu ulimwengu, wanafuata mchakato unaoitwa njia ya kisayansi. Utaratibu huu kwa kawaida huanza na uchunguzi na swali kwamba mwanasayansi utafiti. Next, mwanasayansi kawaida hufanya baadhi ya utafiti juu ya mada na kisha devises hypothesis. Kisha, mwanasayansi atajaribu hypothesis kwa kufanya jaribio. Hatimaye, mwanasayansi anachambua matokeo ya jaribio na huchota hitimisho. Kumbuka kuwa njia ya kisayansi inaweza kutumika kwa hali nyingi ambazo hazipatikani kwa sayansi, na njia hii inaweza kubadilishwa ili kukidhi hali hiyo.

Fikiria mfano. Hebu sema kwamba unajaribu kurejea gari lako, lakini haitaanza. Bila shaka unajiuliza: Kwa nini gari halitaanza? Unaweza kufuata njia ya kisayansi ili kujibu swali hili. Kwanza, unaweza kufanya utafiti ili kuamua sababu mbalimbali ambazo gari halitaanza. Kisha, utasema hypothesis. Kwa mfano, unaweza kuamini kwamba gari halianza kwa sababu haina mafuta ya inji. Ili kupima hili, unafungua hood ya gari na kuchunguza kiwango cha mafuta. Unaona kwamba mafuta ni katika kiwango cha kukubalika, na hivyo unahitimisha kuwa kiwango cha mafuta hakichangia kwenye suala lako la gari. Ili kutatua suala hilo zaidi, unaweza kuunda hypothesis mpya ya kupima na kisha kurudia mchakato tena.

Mageuzi ya Falsafa ya asili katika Fizikia ya Kisasa

Fizikia haikuwa daima nidhamu tofauti na tofauti. Inabakia kushikamana na sayansi nyingine hadi leo. Neno fizikia linatokana na Kigiriki, maana ya asili. Utafiti wa asili ulikuja kuitwa “falsafa ya asili.” Kuanzia nyakati za kale kupitia Renaissance, falsafa ya asili ilizunguka nyanja nyingi, ikiwa ni pamoja na astronomia, biolojia, kemia, fizikia, Zaidi ya karne chache zilizopita, ukuaji wa maarifa umesababisha utaalamu unaozidi kuongezeka na matawi ya falsafa ya asili katika maeneo tofauti, na fizikia kubakiza vipengele vya msingi (Takwimu\(\PageIndex{10}\) -Kielelezo\(\PageIndex{12}\)). Fizikia jinsi ilivyoendelea kuanzia Renaissance hadi mwisho wa karne ya 19 inaitwa fizikia ya kikabila. Ilibadilishwa kuwa fizikia ya kisasa kwa uvumbuzi wa mapinduzi uliofanywa kuanzia mwanzoni mwa karne ya 20.

Kielelezo\(\PageIndex{12}\): Niels Bohr (1885—1962) alifanya michango ya msingi kwa maendeleo ya mechanics quantum, sehemu moja ya fizikia ya kisasa. (mikopo: Maktaba ya Marekani ya Congress Prints na Picha Idara)

Classical fizikia si maelezo halisi ya ulimwengu, lakini ni makadirio bora chini ya masharti yafuatayo: Suala lazima kusonga kwa kasi chini ya 1% ya kasi ya mwanga, vitu kushughulikiwa na lazima kubwa ya kutosha kuonekana na darubini, na tu mashamba dhaifu mvuto , kama shamba lililozalishwa na Dunia, linaweza kuhusishwa. Kwa sababu wanadamu wanaishi chini ya hali hiyo, fizikia ya kawaida inaonekana intuitively busara, wakati mambo mengi ya fizikia ya kisasa yanaonekana ya ajabu. Hii ni kwa nini mifano ni muhimu sana katika fizikia ya kisasa-wao hebu conceptualize matukio sisi si kawaida uzoefu. Tunaweza kuhusiana na mifano katika suala la kibinadamu na kutazama kile kinachotokea wakati vitu vinavyohamia kwa kasi ya juu au kufikiria vitu vidogo sana vya kuchunguza na akili zetu vinaweza kuwa kama. Kwa mfano, tunaweza kuelewa mali ya atomu kwa sababu tunaweza kuiiga katika akili zetu, ingawa hatujawahi kuona atomi kwa macho yetu. Vifaa vipya, bila shaka, vinatuwezesha picha bora matukio ambayo hatuwezi kuona. Kwa kweli, instrumentation mpya ina kuruhusiwa sisi katika miaka ya hivi karibuni kwa kweli “picha” chembe.

MIPAKA JUU YA SHERIA ZA FIZIKIA YA KAWAIDA

Kwa sheria za fizikia classical kuomba, vigezo vifuatavyo vinapaswa kutimizwa: Suala lazima lihamishwe kwa kasi chini ya asilimia 1 ya kasi ya mwanga, vitu vinavyoshughulikiwa lazima viwe kubwa vya kutosha kuonekana kwa darubini, na mashamba dhaifu tu ya mvuto (kama vile shamba yanayotokana na Dunia) yanaweza kuwa kushiriki.

Kielelezo\(\PageIndex{13}\): Kutumia microscope ya skanning ya skanning (STM), wanasayansi wanaweza kuona atomi za mtu binafsi zinazoandika karatasi hii ya dhahabu. (mikopo: Erwinrossen)

Baadhi ya maendeleo ya kuvutia zaidi katika sayansi yamefanywa katika fizikia ya kisasa. Sheria nyingi za fizikia ya kawaida zimebadilishwa au kukataliwa, na mabadiliko ya mapinduzi katika teknolojia, jamii, na mtazamo wetu wa ulimwengu umesababisha. Kama sayansi ya uongo, fizikia ya kisasa imejaa vitu vinavyovutia zaidi ya uzoefu wetu wa kawaida, lakini ina faida zaidi ya sayansi ya uongo wa kuwa halisi sana. Kwa nini, basi, wengi wa maandishi haya yaliyotolewa kwa mada ya fizikia ya classical? Kuna sababu mbili kuu: fizikia ya kawaida inatoa maelezo sahihi sana ya ulimwengu chini ya hali mbalimbali za kila siku, na ujuzi wa fizikia ya kawaida ni muhimu kuelewa fizikia ya kisasa.

Fizikia ya kisasa yenyewe ina nadharia mbili za mapinduzi, relativity na quantum mechanics. Nadharia hizi zinashughulikia haraka sana na ndogo sana, kwa mtiririko huo. Uhusiano lazima utumike wakati wowote kitu kinachosafiri kwa zaidi ya asilimia 1 ya kasi ya nuru au hupata shamba kali la mvuto kama vile karibu na Jua. Mitambo ya quantum lazima itumike kwa vitu vidogo kuliko vinavyoweza kuonekana kwa darubini. Mchanganyiko wa nadharia hizi mbili ni relativistic quantum mechanics, na inaelezea tabia ya vitu vidogo kusafiri kwa kasi ya juu au kupitia uwanja nguvu mvuto. Relativistic quantum mechanics ni bora duniani kote husika nadharia tuna. Kwa sababu ya utata wake wa hisabati, hutumiwa tu inapohitajika, na nadharia zingine zinatumika wakati wowote watakapozalisha matokeo sahihi ya kutosha. Tutapata, hata hivyo, kwamba tunaweza kufanya mengi ya fizikia ya kisasa na algebra na trigonometry kutumika katika maandishi haya.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Rafiki anakuambia amejifunza kuhusu sheria mpya ya asili. Unaweza kujua nini kuhusu habari hata kabla rafiki yako anaelezea sheria? Jinsi gani habari itakuwa tofauti kama rafiki yako alikuambia kuwa amejifunza kuhusu nadharia ya kisayansi badala ya sheria?

Jibu

Bila kujua maelezo ya sheria, bado unaweza kutambua kwamba habari rafiki yako amejifunza inafanana na mahitaji ya sheria zote za asili: itakuwa maelezo mafupi ya ulimwengu unaozunguka; taarifa ya sheria za msingi ambazo taratibu zote za asili zinafuata. Ikiwa habari ingekuwa nadharia, ungeweza kudhani kuwa habari hiyo itakuwa generalization kubwa, inayofaa sana.

PHET EXPLORATIONS: EQUATION GRAPHER

Jifunze kuhusu graphing polynomials. Sura ya curve inabadilika kama vipindi vinavyorekebishwa. View curves kwa masharti ya mtu binafsi (kwa mfano\(y=bx\)) kuona jinsi wao kuongeza kuzalisha Curve polynomial.

Muhtasari

• Sayansi inataka kugundua na kuelezea utaratibu wa msingi na unyenyekevu katika asili.
• Fizikia ni msingi zaidi wa sayansi, kuhusu yenyewe na nishati, jambo, nafasi na wakati, na mwingiliano wao.
• Sheria za kisayansi na nadharia zinaonyesha ukweli wa jumla wa asili na mwili wa maarifa wanayozunguka. Sheria hizi za asili ni sheria ambazo michakato yote ya asili inaonekana kufuata.

faharasa

fizikia classical

fizikia ambayo ilitengenezwa kutoka Renaissance hadi mwisho wa karne ya 19

fizikia

sayansi inayohusika na kuelezea mwingiliano wa nishati, jambo, nafasi, na wakati; ni hasa nia ya nini utaratibu wa msingi unaozingatia kila jambo

mfano

uwakilishi wa kitu ambacho mara nyingi ni vigumu sana (au haiwezekani) kuonyesha moja kwa moja

nadharia

maelezo ya mifumo katika asili ambayo inasaidiwa na ushahidi wa kisayansi na kuthibitishwa mara nyingi na makundi mbalimbali ya watafiti

sheria

maelezo, kwa kutumia lugha mafupi au formula ya hisabati, muundo wa jumla katika asili ambayo inasaidiwa na ushahidi wa kisayansi na majaribio ya mara kwa mara

njia ya kisayansi

njia ambayo kwa kawaida huanza na uchunguzi na swali kwamba mwanasayansi itakuwa utafiti; ijayo, mwanasayansi kawaida hufanya baadhi ya utafiti kuhusu mada na kisha hupanga hypothesis; kisha, mwanasayansi mtihani hypothesis kwa kufanya majaribio; hatimaye, mwanasayansi uchambuzi matokeo ya majaribio na huchota hitimisho

fizikia ya kisasa

utafiti wa relativity, quantum mechanics, au wote

uhusianifu

utafiti wa vitu vinavyohamia kwa kasi zaidi ya 1% ya kasi ya mwanga, au ya vitu vinavyoathiriwa na shamba kali la mvuto

quantum mechanics

utafiti wa vitu vidogo kuliko inaweza kuonekana kwa darubini