Degët e fizikës

Fizika merret me kombinimin e materies dhe energjisë. Po ashtu merret me varitetin e gjërë të sistemeve, për të cilat janë zhvilluar teori që përdoren nga fizikanët. Në përgjithësi, teoritë janë të testuara eksperimentalisht shumë herë para se të pranohen si të sakta si përshkrim i natyrës (brenda një domeni të caktuar ku vlejnë). Për shembull, teoria e mekanikës klasike me saktësi lëvizjen e objekteve, provon se ato janë shumë më të mëdha se atomet dhe lëvizin shumë më ngadalë se shpejtësia e dritës. Këto teori vazhdojnë të jenë zona të hulumtimeve aktive; për shembull, një aspekt i shënuar i mekanikës klasike i njohur si kaos u zbulua në shekullin e 20-të, tri shekuj pas formulimit origjinal të mekanikës klasike nga Isaac Newton (1642–1727). Këto "teori qendrore" janë mjete të rëndësishme për kërkime në tema më të specializuara, dhe secili fizikant, pavarësisht specializimit të tij, duhet t'i mësojë ato.

Mekanika klasike

Artikulli kryesor: Mekanika klasike

Mekanika klasike është një model i fizikës i forcave që veprojnë në trupa. Shpesh refereohet si "mekanika e Njutonit" sipas Isaac Newton dhe ligjeve të tij për lëzivjen. Po ashtu përfshin arritjet klasike të dhëna nga metodat e Hamiltonit dhe Lagranzhit.

Termodinamika dhe mekanika statistikore

Kapitulli i parë i librit The Feynman Lectures on Physics është mbi ekzistencën e atomeve, të cilat Fejmani i konsideroi si deklaratën më kompakte në fizikë, nga e cila mund të rrjedh shkenca edhe nëse zhduket e gjithë dituria.^[1] Nga modelimi i materies si koleksion i sferave të rënda, është e mundshem të përshkruhet teoria kinetike e gazeve, mbi të cilën bazohet termodinamika klasike.

Termodinamika studion efektet e ndryshimeve në temperaturë, shtypje, dhe vëllim në sistemet fizike në shkallë makroskopike, dhe transferimin e energjisë si nxehtësi.^[2]^[3] Historikisht, termodinamika u zhvillua nga dëshira për të rritur efiçencën e makinave me avull.^[4]

Pika startuese e shumicës së konsiderimeve termodinamike është ligji i termodinamikës, të cilat thonë se energjia mund të shkëmbehet ndërmjet sistemeve fiIke si nxehtësi ose punë.^[5] Po ashtu ato pohojnë ekzistencën e sasisë së emëruar entropi, e cila mund të përcaktohet për çdo sistem.^[6] Në termodinamikë, ndërveprimet në mes të tërësive të mëdha të objekteve janë të studiuara dhe të karakterizuara. Qendrore te këto janë konceptet e sistemit dhe mjedisit. Një sistem është i përbërë nga grimca, lëvizja e së cilave përkufizon vetitë e tyre, të cilat lidhen me ndonjë nga ekuacionet e gjendjes. Vetitë mund të kombinohen për të shprehur energjinë e brendshme dhe potencialet termodinamike, të cilat janë të dobishme për përcaktimin e kushteve për ekuilibrit dhe proceseve spontane.

Elektromagnetizmi

Artikulli kryesor: Elektromagnetizmi

{\begin{aligned}&\nabla \cdot \mathbf {D} =\rho _{f}\\&\nabla \cdot \mathbf {B} =0\\&\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}\\&\nabla \times \mathbf {H} =\mathbf {J} _{f}+{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\end{aligned}}

Maxwell's equations of electromagnetism

Relativiteti

Artikulli kryesor: Teoria e relativitetit

Teoria speciale e relativitetit gëzon marrëdhënien e elektromagnetizmit dhe mekanikës; kjo është, principi i relativitetit dhe principi i veprimeve stacionare në mekanikë që mund të përdoret për të nxjerr ekuacionet e Maksuelit,^[7]^[8] dhe ansjelltas.

Teoria speciale e relativitetit u proposua në vitin 1906 nga Albert Einstein në artikullin e tij "Në elektrodinamikën e trupave lëvizës". Titulli i artikullit i referohet faktit se teoria speciale zgjidh një jokonsistencë në mes të ekuacioneve të Maksuelitdhe mekanikës klasike. Teoria bazohet në dy postulat: (1) që forma matematikore e ligjeve të fizikës janë invariante në të gjitha sistemet inerciale; dhe (2) që shpejtësia e dritësnë vakuum është konstante dhe e pavarur nga burimi ose vëzhguesi. Pajtimi me dy postulatet kërkon një unifikim të hapësirësdhe kohës në konceptin e hapësirë-kohës.

Relativiteti i përgjithshëm është teori gjeometrike e gravitetit publikuar nga Albert Einstein në 1915/16.^[9]^[10] Ajo unifikon reltivitetin special, ligjin e Njutonit për gravitet universal, dhe idenë se gravitacioni mund të përshkruhet nga lakimi i hapësirës dhe kohës. Në relativitetin gjeneral, lakimi i kohë-hapësirës prodhohet nga energjia e materies dhe radiacionit.

Mekanika kuantike

Artikulli kryesor: Mekanika kuantike

Orbitalet e disa atomeve të para të hidrogjenit të treguara si seksion kryq me ngjyrë sipas dëndësisë.

Ekuacioni i Shrodingerit në mekanikën kuantike

Mekanika kuantike është degë e fizikës që trajton sistemet atomike dhe subatomike dhe ndërveprimet me rrezatim. Bazohet në vëzhgimin e të gjitha formave të energjisë të lidhura në njësi diskrete të quajtura "kuante". Në mënyrë të dukshme, teoria kuantike tipikisht lejon vetëm llogaritjet statistikore të vëzhgimit të vetiteve të grimcave subatomike, të kuptuara në terma të funksionit valor. Ekuacioni i Shrodingerit luan ne mekanikën kuantike rolin e ligjit të Njutonit dhe konservimin e energjisë në mekanikën klasike - p.sh., ai parasheh sjelljen e ardhshme të një sistemi dinamik—dhe është një ekuacion valor që përdoret për zgjidhjen e funksioneve valore.

Për shembull, drita, ose rrezatimi elektromagnetik i emetuar ose absorbuar nga një atom ka vetëm disa frekuenca (ose gjatësi valore), që mund të shihen nga spektri i vijës lidhur me elemetet kimike që e përfaqësojnë atë atom. Teoria kuantike tregon se këto frekuenca korresondojnë në definimin e energjive të kuanteve të dritës, ose fotoneve, dhe rezulton nga fakti se elektroneve të atomit mund të kenë vetëm vlera të caktuara të energjisë, ose nivele; kur një elektron kalon nga një nivel në tjetrin, një kuant i energjisë emitohet ose absorbohet frekuenca e të cilit është direkt proporcionale me ndryshimin e energjisë në mes të dy niveleve. Efekti fotoelektrik konfirmon kuantizimin e dritës.

Fushat ndërdisiplinore

Në këto fusha, të cilat janë të njohura si shkenca në vete, hyjnë:

astrofizika, fizika në univers, përfshirë vetitë dhe ndërveprimet e trupave qiellor në astronomi.
biofizika, studion ndërveprimet fizike në procese biologjike.
kimia fizike, shkenca e relacioneve fizike në kimi.
ekonofizika, ka të bëjë me proceset fizike dhe marrëdhëniet e tyre në shkencën e ekonomisë.
gjeofizika, shkencat e relacioneve fizike në planetin tonë.
fizika mjekësore, aplikimi i fizikës në preventime, diganostifikime dhe trajtime.
kimia fizike, ka të bëjë me procese fizike dhe relacionet e tyre në shkencën e kimisë fizike.

Përmbledhje

Tabela më poshtë rendit teoritë themelore mbi shumë koncepte që ato i zbatojnë.

Teoria	Temat kryesore	Konceptet
Mekanika klasike	Ligji i Njutonit për lëvizje, mekanike Lagranzhiane, mekanika Hamiltoniane, kinematika, statika, dinamika, kaosi, teoria, akustika, fluidodinamika, mekanika e vazhduar	Densiteti , dimesioni, graviteti , hapësira , koha , lëvizja, gjatësia, shpejtësia , ,, nxitimi, invarianca galileane, masa , momenti , impulsi , force, energjia, shpejtësia këngore, impulsi këndor, momenti i inercisë, momenti i përdredhjes, ligji i konservimit, lëkundjet harmonike, vala , puna , fuqia , funksioni i Lagranzhit, f. i Hamiltonit, këndet Tait-Bryan, këndet e Eulerit, pneumatika, hidraulika
Elektromagnetizmi	Elektrostatika, elektrodinamika, eleKtriciteti, magnetizmi , magnetostatika, ekuacionet e Maksuellit, optika	Kapaciteti , ngarkesa elektrike , rryma , përçushmëria elektrike, fusha elektrike , permeativiteti elektrik, potenciali elektrik , rezistenca elektrike , fusha elektromagnetike, induksioni elektromagnetike, rrezatimi elektromagnetik , sipërfaqja gausiane, fusha magnetike , fluksi magnetik , monopoli magnetik, permeabiliteti magnetik
Termodinamika dhe mekanika statistikore	Motori i nxehtësisë, teoria kinetike	konstanta e Bolcmanit, variablat e konjugimit, entalpia, entropia, ekuacioni i gjendjes, teorema ekuiparciale, energjia e lirë termodinamike, nxehtësia, ligji i gazeve ideale, energjia e brendshme, ligjet e termodinamikës, relacionet e Maksuellit, proceset e pakthyeshme, modeli i Isingut, veprimet mekanikore, funksioni parcial, shtypja, proceset e kthyeshme, proceset spontane, funksioni i gjendjes, tërësia statistikore, temperatura, termodinamika, ekuilibri termodinamik, potenciali termodinamik, gjendja termodinamike, sistemi termodinamik, shpejtësia , vëllimi, puna , materiali i grimcuar
Mekanika kuantike	Formulimi integral i rrugës, teoria e shpërndarjes, ekuacioni i Shrodingerit, teoria e fushës kuantike, mekanika statistikore kuantike	Përafrimi adiabatik, rrezatimi i trupit të errët, principi i korrespondencës, grimca e lirë, Hamiltonianet, hapësira e Hilbertit, grimca identike, matrica mekanike, konstanta e Plankut, efekti i vëzhgimit, operatorët, kuanti, kuantizimi, ngatërreza kuantike, lëkundjet harmonike kuantike, numri kunatik. maca e Shkrodingerit, ekuacioni i Dirakut, spini, funksioni valor, mekanika valore, dualiteti valë-grimcë, energjia zero, principi i Paulit, principi i Heisenbergut
Relativiteti	Teoria speciale e relativitetit, relativiteti i përgjithshëm, ekuacionet e Ajnshtajnit për fushë	Kovarianca, principi i ekuivalencës, momenti i katërt, vektori i katërt, principi gjeneral u relativitetit, lëvizja gjeodezike, graviteti gravitetoelektromagnetik, trupi i brendshëm i burimit, invarianca, gjatësia e kontraksionit, transformimet e Lorencit, ekuivalenca masë-energji, metrika, diagrami i Minkowskit, hapësira e Minkowskit, principi i relativitetit, gjatësia tipike, koha tipike, trupi burimor, energjia ne qetesi, masa ne qetesi, kohe-hapesira, principi special i relativitetit, shpejtesia e drites

Referime

^ R.
^ Perot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ Clark, John, O.E. (2004). The Essential Dictionary of Science (në anglisht). Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.{{cite book}}: Mirëmbajtja CS1: Emra të shumëfishtë: lista e autorëve (lidhja)
^ Clausius, Ruldolf (1850). "LXXIX". On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat. Dover Reprint. ISBN 0-486-59065-8. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!); Parametri |work= është injoruar (Ndihmë!)
^ Van Ness, H.C. (1969). Understanding Thermodynamics. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-63277-6. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ Dugdale, J. S. (1998). Entropy and its Physical Meaning. Taylor and Francis. ISBN 0-7484-0569-0. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ Landau and Lifshitz (1951, 1962), The Classical Theory of Fields, Library of Congress Card Number 62-9181, Chapters 1–4 (3rd edition is ISBN 0-08-016019-0)
^ Corson and Lorrain, Electromagnetic Fields and Waves ISBN 0-7167-1823-5
^ Einstein, Albert (25 nëntor 1915). "Die Feldgleichungen der Gravitation". Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: 844–847. Arkivuar nga origjinali më 27 tetor 2016. Marrë më 2006-09-12. {{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ Einstein, Albert (1916). "The Foundation of the General Theory of Relativity". Annalen der Physik (në anglisht). Bibcode:1916AnP...354..769E. doi:10.1002/andp.19163540702. Arkivuar nga origjinali (PDF) më 6 shkurt 2012. Marrë më 2006-09-03.

[Feynman-1] R.

[Perot-2] Perot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[3] Clark, John, O.E. (2004). The Essential Dictionary of Science (në anglisht). Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8.{{cite book}}: Mirëmbajtja CS1: Emra të shumëfishtë: lista e autorëve (lidhja)

[4] Clausius, Ruldolf (1850). "LXXIX". On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat. Dover Reprint. ISBN 0-486-59065-8. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!); Parametri |work= është injoruar (Ndihmë!)

[5] Van Ness, H.C. (1969). Understanding Thermodynamics. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-63277-6. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[6] Dugdale, J. S. (1998). Entropy and its Physical Meaning. Taylor and Francis. ISBN 0-7484-0569-0. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[7] Landau and Lifshitz (1951, 1962), The Classical Theory of Fields, Library of Congress Card Number 62-9181, Chapters 1–4 (3rd edition is ISBN 0-08-016019-0)

[8] Corson and Lorrain, Electromagnetic Fields and Waves ISBN 0-7167-1823-5

[Ein1915-9] Einstein, Albert (25 nëntor 1915). "Die Feldgleichungen der Gravitation". Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: 844–847. Arkivuar nga origjinali më 27 tetor 2016. Marrë më 2006-09-12. {{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[Ein1916-10] Einstein, Albert (1916). "The Foundation of the General Theory of Relativity". Annalen der Physik (në anglisht). Bibcode:1916AnP...354..769E. doi:10.1002/andp.19163540702. Arkivuar nga origjinali (PDF) më 6 shkurt 2012. Marrë më 2006-09-03.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]