После ВУЗа и аспирантуры в голове, вместо общей картины физики, была "каша" из понятий, формул, законов, теорий. Понадобились годы, что бы сложилась нечто более связанное.
Физика- наука о законах движения материальных объектов. Материальные объекты - сущности, обладающие минимум одной физической величиной - импульсом/энергией. Это, прежде всего, элементарные частицы, из которых состоят физические тела и поля. Поля так же представляют конденсатом люксонов (гравитоны, глюоны, фотоны, включая виртуальные). Квантовые объекты
отличаются от остальных материальных объектов тем, что они не следуют принципу причинности, поэтому физические параметры квантовых объектов подчиняются вероятностным законам. Движение - изменение физических величин материальных объектов в пространстве и времени. Различают движения: - по инерции, - ускоренное, - волнообразное. и др. Разнообразие физических объектов и форм их движения привело к "делению" физики на ряд почти самостоятельных направлений. Физическая величина - свойство материальных объектов, являющееся общим для их всех в качественном отношении, и, одновременно, имеющее индивидуальное количественное (цифровое) значение. Физические величины - то, что люди получают измерением. Физическая система - физические объекты, связанные физическими взаимодействиями. Физические системы, в которых можно пренебречь силовым взаимодействием, называют кинематическими. Непрерывная материальная среда - модель распределённого материального объекта, полученная без учёта его квантовых свойств. Обладает частотной дисперсией. Физический вакуум - квантовая материальная среда, характеризующееся минимальным уровнем энергии всех полей. Физический вакуум обнаруживается экспериментально в спонтанном излучения атомов, лэмбовском сдвиге, радиационном трении и в эффекте Казимира. Физический вакуум -модель среды, состоящей из виртуальных фотонов, которыми обмениваются взаимодействующие объекты. Такой "обмен" происходит без потерь и поэтому физический вакуум - материальная среда без частотной дисперсии.
Физическое взаимодействие - влияние физических объектов друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. Известны четыре фундаментальных взаимодействия (Рис.1): гравитационное, электромагнитное, ядерное (слабое и сильное).
Рис.1.
Напомню, что многие механические явления результат , электромагнитного взаимодействия , магнитное поле не самостоятельное явление, а релятивистский кинематический эффект уменьшения электрических полей движущихся заряженных тел, гравитация - не электричество. Пространство и время - абстрактные понятия, сформированные эволюцией, как способ упорядочивания в сознании индивида материальных объектов и событий. Эти понятия стали предметом изучения физики после изобретения линеек и часов, которые придали пространству и времени смысл физических величин. Пространство вдали от массивных тел договорились считать однородным и изотропным, поскольку доказать обратное не представляется возможным из-за отсутствия способа измерения скорости света в одном направлении . Время - считается равномерным (нет возможности установить его неравномерность) и однонаправленным (почему - не ясно до сих пор).
Законы физики (природы)
- систематически повторяющиеся связи между материальными объектами и их свойствами. Записываются они, как правило, в виде математической формулы, которая позволяет предсказывать поведение объектов в пространстве и времени без необходимости проведения опыта. Большинство законов природы открыты в процессе наблюдения физических явлений или в опыте (наблюдение в контролируемых условиях). Физические законы, как правило, постулируются - принимаются без теоретического обоснования. Постулирование - важный приём включения нового знания в теорию. Особое место в описании природы занимают законы сохранения, определяемые существующей симметрией (инвариантностью) физических систем . Законы сохранения универсальны. Они действуют в микромире, макромире и космосе Универсальны так же законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Кулона и закон Гука . Три закона сохранения я продемонстрировал в простых и легко повторяемых опытах: - закон сохранения импульса; - закон сохранения энергии; - закон сохранения момента импульса. Законы сохранения позволяют, частности, продемонстрировать сохранение движения центра масс замкнутой физической системы. Отмечу, что законы физики, записанные в виде формул, выполняются строго, поскольку в таком виде они представляют собой идеализации материальных объектов и условий их движения. На практике они почти всегда реализуются приблизительно.
Теории
- проверенные модели знания , полученные научным методом. Достаточно одного опыта, противоречащего теории, чтобы отбросить её или ограничить область, в которой она до этого применялась. Научные теории обладают весьма важным свойством - они предсказывают новые, ещё не открытые физические явления и законы. Например, специальная теория относительности (СТО) , предсказывает замедление хода часов в движущихся инерциальных системах отсчёта (ИСО) и сокращение размера тел , уменьшение силы электрического взаимодействия двигающихся заряженных тел, приводящее к возникновению магнитного поля , эффект близнецов и др. Эффекты СТО схожи с другими известными кинематическими эффектами. . Кинематические эффекты СТО можно сделать наглядными , если использовать наглядные понятия евклидовой геометрии. На Рис.2 отражены области применения основных теорий.
Рис.2. ОТО - общая теория относительности; КМ - квантовая механика; КТП - квантовая теория поля; l - размер физического объекта в метрах
Материальные объекты
- условно разделяют на вещество и поле и характеризуют массой (m), импульсом (p), энергией (e). Эти три физические величины в замкнутых физических системах инварианты (неизменны). Для элементарных частиц они, например, связаны соотношением
Представленная здесь картина физики - результат нескольких лет изучения и осмысления. Картина, конечно, субъективная и далеко не закончена. Продолжение следует...
Рис.1.