Вы можете подумать, что физика - это очень обширная и важная наука, потому что она пытается понять, как устроена природа. Она делится на множество областей, начиная от физики элементарных частиц и заканчивая астрофизикой, которая изучает физические свойства Вселенной. Сегодня эксперты в определенных областях физики настолько специализированы и проводят настолько детальные исследования, что их изыскания зачастую непонятны экспертам в других областях физики.
Физика основана на двух принципах. Одна из них - теоретическая физика, в которой ученые пытаются объяснить то или иное явление с помощью математических расчетов. Другая - экспериментальная физика, где физики пытаются подтвердить теоретические предсказания путем проведения экспериментов, часто открывая ранее неизвестные явления.
Мы также изучаем основы физики в школе, потому что физика необходима для понимания того, что происходит в окружающем нас материальном мире. Она помогает нам понять, почему тела падают на землю, почему вода закипает при температуре 100 градусов Цельсия, почему молния бьет в землю...
Квантовая физика или квантовая механика
"Обычная" школьная физика, иногда называемая классической, хорошо объясняет, как большие объекты, например, камень, брошенный в воздух, будут двигаться под действием сил. Мы можем хорошо объяснить, сколько энергии требуется, чтобы нагреть кастрюлю воды до кипения ... Но оказалось, что эта классическая физика не может объяснить силы и явления в мире атомов и составляющих их частиц. В микроскопическом мире вещи ведут себя совсем не так, как мы привыкли в мире больших тел. Физики поняли сотни лет назад, что там, законы совсем другие, и именно здесь классическая физика дает сбой. Значит ли это, что физика, которую мы изучаем в школе, неверна? Нет. Мы не должны смотреть на это так. Классическая физика вполне удовлетворительно описывает мир больших тел, и поэтому она очень полезна.
Чем отличается квантовый мир атомов? В мире больших тел камень - это твердая вещь, и если бросить его в воду, то на поверхности образуются волны. Мы очень хорошо умеем отличать камень от волны. Но если мы посмотрим на электрон, который является крошечным компонентом каждого атома, все становится сложнее. Мы можем определить массу электрона так же, как и камня, но иногда электрон ведет себя как волна. То же самое относится и к свету. Она ведет себя и как волна, и как масса крошечных частиц без массы. Мы можем положить камень у стены дома или занести его в комнату, но, конечно, камень не может быть одновременно и перед домом, и внутри него. С электроном дело обстоит иначе. Он может находиться одновременно перед стеной или за стеной. Оно может быть одновременно и здесь, и там... Его нельзя вообразить. Природа действительно ведет себя очень странно и неожиданно в мире малых частиц.
В квантовом мире существует множество таких необычных явлений, которые противоречат повседневному опыту. Для их описания ученые разработали специальную математику, или квантовую механику, которая состоит из очень сложных и труднопонимаемых формул. Вот почему понимание квантового мира кажется таким сложным. Если мы говорим, что некая вещь похожа на квантовую физику, мы имеем в виду, что понять ее очень сложно. Тот, кто хочет хотя бы частично понять квантовую физику, должен изучать физику и математику в течение многих лет.
Читайте так же:
