Fizică

thumb|350px|În sensul acelor de ceasornic: un curcubeu, un laser, un balon cu aer cald, un titirez, efectele unei coliziuni lateral-frontale, orbitali atomici de hidrogen, o bombă termonucleară, un fulger și galaxii

Fizica (din cuvântul grec antic: φυσική (ἐπιστήμη) phusikḗ (epistḗmē) care înseamnă cunoașterea naturii, din φύσις phúsis ce înseamnă natură), , este știința care studiază proprietățile și structura materiei,At the start of The Feynman Lectures on Physics, Richard Feynman offers the atomic hypothesis as the single most prolific scientific concept: "If, in some cataclysm, all [] scientific knowledge were to be destroyed [save] one sentence [...] what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is [...] that all things are made up of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another ..." formele de mișcare ale acesteia, precum și transformările lor reciproce. Fizica este una dintre disciplinele fundamentale ale științei, iar scopul său principal este de a înțelege cum se comportă universul."Physics is one of the most fundamental of the sciences. Scientists of all disciplines use the ideas of physics, including chemists who study the structure of molecules, paleontologists who try to reconstruct how dinosaurs walked, and climatologists who study how human activities affect the atmosphere and oceans. Physics is also the foundation of all engineering and technology. No engineer could design a flat-screen TV, an interplanetary spacecraft, or even a better mousetrap without first understanding the basic laws of physics. (...) You will come to see physics as a towering achievement of the human intellect in its quest to understand our world and ourselves."Physics is an experimental science. Physicists observe the phenomena of nature and try to find patterns that relate these phenomena.""Physics is the study of your world and the world and universe around you."

Oricum se pune problema, fizica este una dintre cele mai vechi discipline academice; prin intermediul unei subramuri ale sale, astronomia, ar putea fi cea mai veche.Există probe care indică faptul că civilizații timpurii, datând chiar de dinainte de 3000 î.Hr., precum sumerienii, vechii egipteni și Civilizația de pe Valea Indului, aveau cunoștințe de bază privind mișcarea Soarelui, Lunii și stelelor și puteau prevedea unele fenomene. Uneori sinonimă cu filozofia, chimia și chiar unele ramuri ale matematicii și biologiei,de-a lungul ultimelor două milenii, fizica a devenit știință modernă începând cu secolul al XVII-lea, iar toate aceste discipline sunt considerate acum distincte, deși frontierele rămân greu de definit.Francis Bacon (1620), Novum Organum a fost important în dezvoltarea metodei științifice.

Fizica este poate cea mai importantă știință a naturii deoarece cu ajutorul ei pot fi explicate în principiu orice alte fenomene întâlnite în alte științe ale naturii cum ar fi chimia sau biologia. Limitările sunt legate de incapacitatea noastră de a obține suficient de multe date experimentale, în cazul biologiei, ori de incapacitatea (până acum) sistemelor de calcul de a analiza dinamica moleculelor foarte complexe, în cazul chimiei. Descoperirile în fizică ajung de cele mai multe ori să fie folosite în sectorul tehnologic, și uneori influențează matematica sau filozofia. De exemplu, înțelegerea mai profundă a electromagnetismului a avut drept rezultat răspândirea aparatelor pe bază de curent electric - televizoare, computere, electrocasnice etc.; descoperirile din termodinamică au dus la dezvoltarea transportului motorizat; iar descoperirile din mecanică au dus la dezvoltarea calculului infinitezimal, chimiei cuantice și folosirii unor instrumente precum microscopul electronic în microbiologie.

Astăzi, fizica este un subiect vast și foarte dezvoltat. Cercetarea este divizată în patru subdomenii: fizica materiei condensate; fizica atomică, moleculară și optică; fizica energiei înalte; fizica astronomică și astrofizică. Majoritatea fizicienilor se specializează în cercetare teoretică sau experimentală, prima ocupându-se de dezvoltarea noilor teorii, și a doua cu testarea experimentală a teoriilor și descoperirea unor noi fenomene. În ciuda descoperirilor importante din ultimele patru secole, există probleme deschise în fizică care așteaptă a fi rezolvate. De exemplu, cuantificarea gravitației este poate cea mai arzătoare dintre probleme și cu siguranță și cea mai dificilă. Odată cu elucidarea acestei probleme, fizicienii vor avea o imagine mult mai clară despre interacțiile din natură și cu siguranță multe dintre fenomenele și obiectele pe care le întâlnim în astrofizică, de exemplu găurile negre, își vor găsi explicația într-un mod natural.

Istoric

Astronomie antică

Astronomia este una dintre cele mai vechi științe naturale. Civilizații timpurii care datează înainte de 3000 î.Hr., cum ar fi sumerienii, egiptenii antici și civilizația din Valea Indus, aveau o cunoaștere predictivă și o înțelegere de bază a mișcărilor Soarelui, Lunii și stelelor. Stelele și planetele, despre care se credea că reprezintă zei, erau adorați. În timp ce explicațiile pentru pozițiile observate ale stelelor erau adesea neștiințifice și lipsite de dovezi, aceste observații timpurii au pus bazele astronomiei ulterioare, întrucât s-a descoperit că stelele traversează cercuri mari pe cer, ceea ce, totuși, nu a explicat pozițiile planetelor.

Potrivit matematicianului danez Asger Aaboe, originile astronomiei occidentale pot fi găsite în Mesopotamia, iar toate eforturile occidentale în științele exacte descind din astronomia babiloniană târzie. Astronomii egipteni au lăsat monumente care arată cunoștințe despre constelații și mișcările corpurilor cerești, în timp ce poetul grec Homer scria despre diverse obiecte cerești în operele sale Iliada și Odiseea; mai târziu, astronomii greci au furnizat nume, care sunt folosite și astăzi, pentru majoritatea constelațiilor vizibile din emisfera nordică.

Filosofie naturală

Filosofia naturală își are originea în Grecia în perioada arhaică (650 î.Hr. - 480 î.Hr.), când filosofii presocratici precum Thales au respins explicațiile non-naturaliste pentru fenomenele naturale și au declarat că fiecare eveniment are o cauză naturală. Ei au propus idei verificate prin rațiune și observație, iar multe dintre ipotezele lor s-au dovedit de succes în experiment; de exemplu, s-a găsit că atomismul este corect la aproximativ 2000 de ani după ce a fost propus de filosoful grec Leucip și discipolul său Democrit.

Fizica în lumea medievală europeană și islamică

Căderea Imperiul Roman de Apus în secolul al V-lea a dus la o scădere a activităților intelectuale în partea de vest a Europei. În schimb, Imperiul Roman de Răsărit (cunoscut și sub numele de Imperiul Bizantin) a rezistat atacurilor barbarilor și a continuat să progreseze în diverse domenii de învățare, inclusiv fizica.Lindberg, David. (1992) The Beginnings of Western Science. University of Chicago Press. Page 363.

În secolul al VI-lea, Isidor din Milet a creat o importantă compilație a lucrărilor lui Arhimede care sunt copiate în Manuscrisul lui Arhimede.

Fizica lui Aristotel nu a fost cercetată până când a apărut Ioan Filopon, un savant bizantin din anii 500, care a pus sub semnul întrebării învățăturile lui Aristotel despre fizică și a remarcat defectele acesteia. Spre deosebire de Aristotel, care și-a bazat fizica pe argumentul verbal, Filopon s-a bazat pe observație. Critica lui Ioan Filopon cu privire la principiile aristotelice ale fizicii a servit ca inspirație pentru savanții medievali, precum și pentru Galileo Galilei, care, zece secole mai târziu, în timpul Revoluției Științifice, a citat mult din Ioan Filopon în lucrările sale, în timp ce a explicat motivul pentru care fizica aristotelică a fost defectuoasă."in order to better understand just how conclusive Aristotle’s demonstration is, we may, in my opinion, deny both of his assumptions. And as to the first, I greatly doubt that Aristotle ever tested by experiment whether it be true that two stones, one weighing ten times as much as the other, if allowed to fall, at the same instant, from a height of, say, 100 cubits, would so differ in speed that when the heavier had reached the ground, the other would not have fallen more than 10 cubits.

Simp. - His language would seem to indicate that he had tried the experiment, because he says: We see the heavier; now the word see shows that he had made the experiment. Sagr. - But I, Simplicio, who have made the test can assure you that a cannon ball weighing one or two hundred pounds, or even more, will not reach the ground by as much as a span ahead of a musket ball weighing only half a pound, provided both are dropped from a height of 200 cubits."

from: Galileo (1638) Two New SciencesLindberg, David. (1992) The Beginnings of Western Science. University of Chicago Press. Page 162. În anii 1300, Jean Buridan, profesor la facultatea de arte la Universitatea din Paris, a dezvoltat conceptul de impuls. A fost un pas către ideile moderne de inerție și impuls.

Învățătura islamică a moștenit fizica aristotelică de la greci și în timpul epocii de aur islamice a dezvoltat-o ​​în continuare, punând accentul mai ales pe observație și raționament a priori, dezvoltând forme timpurii ale metodei științifice.

Cele mai notabile inovații au fost în domeniul opticii și al vederii, care au venit din lucrările multor oameni de știință precum Ibn Sahl, Al-Kindi, Ibn al-Haytham, Al-Farisi și Avicenna. Cea mai notabilă lucrare a fost Cartea opticii scrisă de Ibn al-Haytham, în care nu numai că a respins ideea greacă antică despre vedere dar a venit cu o nouă teorie. În carte, el a prezentat un studiu al camerei obscure (versiunea veche de o mie de ani a camerei cu orificiu) și a aprofundat mai departe modul în care funcționează ochiul. Folosind disecții și cunoștințe ale savanților anteriori, el a fost capabil să înceapă să explice modul în care lumina intră în ochi. El a afirmat că raza de lumină este focalizată, dar explicația reală a modului în care lumina este proiectată în spatele ochiului a trebuit să aștepte până în 1604. Cartea sa Tratatul asupra luminii a explicat camera obscură, cu sute de ani înainte de dezvoltarea modernă a fotografiei.

Cartea opticii în șapte volume a influențat enorm gândirea în diverse discipline, de la teoria percepției vizuale la natura perspectivei în arta medievală, atât în ​​Orient cât și în Occident, timp de peste 600 de ani. Mulți savanți europeni și colegi polimați de mai târziu, de la Robert Grosseteste și Leonardo da Vinci până la René Descartes, Johannes Kepler și Isaac Newton, îi sunt datori. Într-adevăr, influența Opticii lui Ibn al-Haytham se situează lângă cea a operei lui Newton cu același titlu, publicată 700 de ani mai târziu.

Traducerea Cărții opticii a avut un impact uriaș asupra Europei. Ulterior, pe baza ei, savanții europeni au putut să construiască dispozitive care să reproducă cele construite de Ibn al-Haytham și să înțeleagă modul în care funcționează lumina. Apoi, s-au dezvoltat lucruri atât de importante precum ochelarii, lupa, telescoapele și camerele de luat vederi.

Fizica clasică