Fizica experimentală este categoria disciplinelor și subdisciplinelor din domeniul fizicii care se ocupă cu observarea fenomenelor fizice și a experimentelor. Metodele variază de la disciplină la disciplină, de la experimente și observații simple, precum experimentul Cavendish, la altele mai complicate, precum Large Hadron Collider.
Fizica experimentală regrupează toate disciplinele fizicii care sunt preocupate de achiziția de date, metodele de achiziție a datelor, și conceptualizarea detaliată (dincolo de experimentele simple de gândire) și realizarea experimentelor de laborator. Este adesea pusă în contrast cu fizica teoretică, care se preocupă mai mult de prezicerea și explicarea comportamentului fizic al naturii decât de dobândirea cunoștințelor despre aceasta.
Deși fizica experimentală și teoretică se preocupă de aspecte diferite ale naturii, ambele împărtășesc același scop, de a o înțelege, și au o relație simbiotică. Prima furnizează date despre univers, care pot fi apoi analizate pentru a fi înțelese, în timp ce cea din urmă oferă explicații pentru date și oferă astfel informații despre cum să dobândim mai bine date și despre cum să organizăm experimente. Fizica teoretică poate oferi, de asemenea, o perspectivă asupra datelor care sunt necesare pentru a obține o mai bună înțelegere a universului, și ce experimente să se conceapă pentru a o obține.
(Situl principal al CERN, din Elveția, privind dinspre Franța. Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN) operează cel mai mare laborator de fizică a particulelor din lume.)
Istorie
Ca domeniu distinct, fizica experimentală a fost înființată în Europa modernă timpurie, în perioada cunoscută sub numele de Revoluția Științifică, de către fizicieni precum Galileo Galilei, Christiaan Huygens, Johannes Kepler, Blaise Pascal și Sir Isaac Newton. La începutul secolului al XVII-lea, Galileo a folosit pe larg experimentarea pentru a valida teoriile fizice, care este ideea cheie în metoda științifică modernă. Galileo a formulat și testat cu succes mai multe rezultate în dinamică, în special legea inerției, care a devenit ulterior prima lege din legile mișcării lui Newton. În Două noi științe de Galileo, într-un dialog între personajele Simplicio și Salviati, se discută despre mișcarea unei nave (ca cadru în mișcare) și despre modul în care încărcătura navei este indiferentă față de mișcarea sa. Huygens a folosit mișcarea unei bărci de-a lungul unui canal olandez pentru a ilustra o formă timpurie de conservare a impulsului.
Se consideră că fizica experimentală a atins un punct culminant odată cu publicarea Philosophiae Naturalis Principia Mathematica în 1687 de Sir Isaac Newton (1643-1727). În Principia, Newton detaliază două legi fizice cuprinzătoare și de succes: legile mișcării lui Newton, din care decurge mecanica clasică; și legea gravitației universale a lui Newton, care descrie forța gravitațională fundamentală. Ambele legi au fost de acord cu experimentul. Principia a inclus, de asemenea, mai multe teorii în dinamica fluidelor.
De la sfârșitul secolului al XVII-lea, termodinamica a fost dezvoltată de către fizicianul și chimistul Boyle, de Young și mulți alții. În 1733, Bernoulli a folosit argumente statistice în mecanica clasică pentru a obține rezultate termodinamice, inițind domeniul mecanicii statistice. În 1798, Thompson a demonstrat transformarea lucrului mecanic în căldură, iar în 1847 Joule a expus legea conservării energiei, atât sub formă de căldură, cât și de energie mecanică. Ludwig Boltzmann, în secolul al XIX-lea, este responsabil pentru forma modernă a mecanicii statistice.
Pe lângă mecanica clasică și termodinamica, un alt mare domeniu de cercetare experimentală în fizică a fost natura electricității. Observațiile din secolele al XVII-lea și al XVIII-lea realizate de oameni de știință precum Robert Boyle, Stephen Gray și Benjamin Franklin au creat o fundație pentru lucrările ulterioare. Aceste observații au stabilit, de asemenea, înțelegerea noastră de bază a sarcinii și curentului electric. Până în 1808, John Dalton descoperise că atomii din diferite elemente au greutăți diferite și propunea teoria modernă a atomului.
Hans Christian Ørsted a fost cel care a propus mai întâi legătura dintre electricitate și magnetism după ce a observat devierea unui ac de busolă de către un curent electric din apropiere. La începutul anilor 1830, Michael Faraday a demonstrat că câmpurile magnetice și electricitatea se pot genera reciproc. În 1864 James Clerk Maxwell a prezentat Societății Regale un set de ecuații care au descris această relație între electricitate și magnetism. Ecuațiile lui Maxwell au prezis, de asemenea, corect că lumina este o undă electromagnetică. Începând cu astronomia, principiile filosofiei naturale s-au cristalizat în legi fundamentale ale fizicii, care au fost enunțate și îmbunătățite în secolele următoare. Până în secolul al XIX-lea, științele s-au segmentat în mai multe domenii cu cercetători specializați și domeniul fizicii, deși în mod logic preeminent, nu mai puteau pretinde proprietatea exclusivă asupra întregului domeniu al cercetării științifice.
Metode
Fizica experimentală utilizează două metode principale de cercetare experimentală, experimente controlate și experimente naturale. Experimentele controlate sunt adesea folosite în laboratoare, deoarece laboratoarele pot oferi un mediu controlat. Experimentele naturale sunt utilizate, de exemplu, în astrofizică atunci când se observă obiecte cerești în care controlul variabileloreste imposibil.
Singularitățile ca limite ontologice ale relativității generale
Descoperă cartea care unește știința și filosofia! Explorează granițele necunoscute ale Universului.
Războiul electronic și inteligența artificială
Această carte este ideală pentru profesioniștii în afaceri, strategii militari, și publicul academic.
Știința – Filosofia științei
Adăugați această lucrare remarcabilă în biblioteca dvs. și faceți un pas înainte spre o înțelegere mai profundă a lumii în care trăim.
Lasă un răspuns