Física
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La física es la ciencia de la materia y su movimiento , así como el espacio y el tiempo - la ciencia que se ocupa de conceptos tales como la fuerza , la energía , la masa , y cargo. La física es una experimental ciencia ; es el análisis general de la naturaleza , llevado a cabo con el fin de entender cómo el mundo que nos rodea se comporta.
La física es una de las disciplinas académicas más antiguas, que tiene surgió como una ciencia moderna en el siglo 17, ya través de su subcampo moderna de la astronomía , puede ser la más antigua de todas. Los que trabajan profesionalmente en el campo se conocen como los físicos.
Los avances en la física a menudo se traducen en el sector tecnológico, y, a veces influyen en las otras ciencias, así como las matemáticas y la filosofía. Por ejemplo, los avances en la comprensión del electromagnetismo han llevado al uso generalizado de dispositivos accionados eléctricamente (televisores, computadoras, electrodomésticos, etc.); los avances en la termodinámica llevaron al desarrollo del transporte motorizado; y los avances en mecánica llevó al desarrollo de cálculo , química cuántica , y el uso de instrumentos como el microscopio electrónico en microbiología.
Hoy en día, la física es un tema amplio y altamente desarrollada. La investigación a menudo se divide en cuatro subcampos: física de la materia condensada; atómica, molecular y óptica física; la física de alta energía; y la astronomía y la astrofísica. La mayoría de los físicos también se especializan en cualquiera teórica o experimental de investigación, el ex trato con el desarrollo de nuevas teorías, y el último trato con la comprobación experimental de las teorías y el descubrimiento de nuevos fenómenos. A pesar de los descubrimientos importantes durante los últimos cuatro siglos, hay una serie de problemas no resueltos de la física, y muchas áreas de investigación activa.
Teorías básicas
Aunque la física abarca una amplia variedad de fenómenos, las teorías fundamentales de la física son la mecánica clásica , el electromagnetismo (incluyendo la óptica ), la relatividad , la termodinámica y la mecánica cuántica . Cada una de estas teorías ha sido probado en numerosos experimentos y ha demostrado ser un modelo exacto de la naturaleza dentro de su dominio de validez. Por ejemplo, la mecánica clásica describe correctamente el movimiento de los objetos en la experiencia cotidiana, pero se descompone en la escala atómica, donde es reemplazado por la mecánica cuántica , y a velocidades cercanas a la velocidad de la luz , donde relativistas efectos se vuelven importantes. Si bien estas teorías han sido durante mucho tiempo bien entendido, que siguen siendo áreas de investigación activa - por ejemplo, un aspecto destacable de la mecánica clásica conocida como la teoría del caos fue desarrollado en el siglo 20, tres siglos después de la formulación original de la mecánica de Isaac Newton (1642-1727). Las teorías básicas forman una base para el estudio y la investigación de temas más especializados. Una mesa de estas teorías, junto con muchos de los conceptos que emplean, se puede encontrar aquí.
La mecánica clásica
La mecánica clásica es un modelo de la física de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos. Se refiere a menudo como "la mecánica newtoniana" después de Isaac Newton y sus leyes del movimiento . Mecánica se subdivide en la estática, que modela los objetos en reposo, la cinemática , que los modelos de objetos en movimiento, y dinámica, que los modelos de objetos sometidos a fuerzas. La mecánica clásica de objetos continuos y deformables es mecánica de medios continuos, que a su vez puede desglosarse en mecánica de sólidos y la mecánica de fluidos de acuerdo con el estado de la materia en estudio. Este último, la mecánica de los líquidos y los gases , incluye hidrostática, hidrodinámica, neumática, la aerodinámica, y otros campos.
La mecánica clásica produce resultados precisos dentro del dominio de la experiencia cotidiana. Puede sustituirse por la mecánica relativista para los sistemas que se mueven a grandes velocidades cerca de la velocidad de la luz , la mecánica cuántica para sistemas a escalas pequeñas distancia y la teoría del campo cuántico relativista para sistemas con ambas propiedades. Sin embargo, la mecánica clásica es todavía útil, ya que es mucho más simple y más fácil de aplicar que estas otras teorías, y tiene una gama muy grande de validez aproximada. La mecánica clásica se pueden utilizar para describir el movimiento de los objetos de tamaño humano (tales como tapas y pelotas de béisbol), muchos objetos astronómicos (tales como los planetas y las galaxias), y ciertos objetos microscópicos (tales como moléculas orgánicas).
Un concepto importante de la mecánica es la identificación de conserva energía y el impulso , que conducen a la Lagrange y Reformulaciones hamiltonianos de las leyes de Newton. Teorías como la mecánica de fluidos y la la teoría cinética de los gases resultantes de la aplicación de la mecánica clásica a los sistemas macroscópicos. Un resultado relativamente reciente de las consideraciones relativas a la dinámica de sistemas no lineales es la teoría del caos , el estudio de los sistemas en los que los pequeños cambios en una variable pueden tener grandes efectos. La ley de la gravitación universal de Newton, formulado en la mecánica clásica, explica las leyes de Kepler del movimiento planetario y ayudó a que la mecánica clásica en un elemento importante de la Revolución Científica.
Electromagnetismo
El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con eléctrico y magnético campos. Se puede dividir en electrostática, el estudio de las interacciones entre cargas en reposo, y electrodinámica, el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y radiación. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la Ley de la fuerza de Lorentz y las ecuaciones de Maxwell .
La electrostática es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en reposo. Según lo descrito por la ley de Coulomb , estos cuerpos ejercen fuerzas entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos del concepto de un campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que otro cuerpo cargado colocado dentro del campo está sujeto a una fuerza proporcional a la magnitud de su propia carga y la magnitud del campo en su ubicación . Si la fuerza es atractiva o repulsiva depende de la polaridad de la carga. La electrostática tiene muchas aplicaciones, que van desde el análisis de fenómenos como las tormentas eléctricas para el estudio del comportamiento de los tubos de electrones.
Electrodinámica es el estudio de los fenómenos asociados con cargadas cuerpos en movimiento y que varían eléctrica y campos magnéticos. Dado que una carga en movimiento produce un campo magnético, la electrodinámica se ocupa de efectos tales como el magnetismo, electromagnética la radiación, y inducción electromagnética, incluyendo las aplicaciones prácticas tales como la generador eléctrico y el motor eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como electrodinámica clásica, primero se explicó sistemáticamente por James Clerk Maxwell , y las ecuaciones de Maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Un desarrollo más reciente es electrodinámica cuántica, que incorpora las leyes de la teoría cuántica a fin de explicar la interacción de la radiación electromagnética con la materia. Dirac, Heisenberg, y Pauli fueron pioneros en la formulación de la electrodinámica cuántica. Electrodinámica relativista cuentas para relativistas correcciones a los movimientos de las partículas cargadas cuando sus velocidades se acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos implicados con aceleradores de partículas y tubos de electrones que transportan alta voltajes y corrientes.
El electromagnetismo abarca diversos electromagnética del mundo real fenómenos. Por ejemplo, la luz es una oscilación campo electromagnético que se irradia desde la aceleración de partículas cargadas. Aparte de la gravedad , la mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son en última instancia, un resultado de electromagnetismo.
Los principios del electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines como microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite, Bioelectromagnetics, plasmas , nuclear de investigación, de fibra óptica , interferencia electromagnética y compatibilidad, conversión de energía electromecánica, radar meteorológico , y teledetección. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores eléctricos relés, de radio / TV , teléfonos , motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda, fibras ópticas y láseres .
Relatividad
La relatividad es una generalización de la mecánica clásica que describe sistemas muy masivas en rápido movimiento o. Incluye especial y la relatividad general .
La teoría de la relatividad especial fue propuesta en 1905 por Albert Einstein en su artículo " Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento ". El título del artículo se refiere al hecho de que la relatividad especial resuelve una contradicción entre las ecuaciones de Maxwell y la mecánica clásica. La teoría se basa en dos postulados: (1) que las formas matemáticas de la leyes de la física son invariantes en todos sistemas inerciales; y (2) que la velocidad de la luz en una el vacío es constante e independiente de la fuente o el observador. La reconciliación de los dos postulados requiere una unificación de el espacio y el tiempo en el concepto de marco dependiente de espacio tiempo.
La relatividad especial tiene una variedad de consecuencias sorprendentes que parecen violar el sentido común, pero todos han sido verificadas experimentalmente. Se derroca nociones newtoniana de espacio y tiempo absolutos al afirmar que la distancia y el tiempo dependen del observador, y que el tiempo y el espacio se perciben de manera diferente, dependiendo del observador. La teoría conduce a la afirmación del cambio en la masa , dimensión, y el tiempo con el aumento de la velocidad . También produce la equivalencia de la materia y la energía , como se expresa en el fórmula de equivalencia masa-energía E = mc 2, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. La relatividad especial y la La relatividad de Galileo de la mecánica newtoniana acuerdo cuando las velocidades son pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. La relatividad especial no describe la gravitación; Sin embargo, puede manejar movimiento acelerado en ausencia de la gravitación.
La relatividad general es la geométrica la teoría de la gravitación publicada por Albert Einstein en 1915 hasta 1916. Unifica la relatividad especial , La ley de Newton de la gravitación universal, y la idea de que la gravitación puede ser descrita por el curvatura de el espacio y el tiempo . En la relatividad general, la curvatura de espacio-tiempo se produce por la energía de la materia y la radiación. La relatividad general se distingue de otra métrico teorías de la gravitación por su uso de la Ecuaciones de campo de Einstein para relacionar el contenido del espacio-tiempo y la curvatura del espacio-tiempo. Local Lorentz Invariance requiere que los colectores que se describen en GR ser 4-dimensional y Lorentzian lugar de Riemann. Además, el principio de fuerzas de covarianza generales que las matemáticas pueden expresar utilizando cálculo del tensor.
El primer éxito de la relatividad general era la hora de explicar la anómala perihelio precesión de Mercurio . Luego, en 1919, Sir Arthur Eddington anunció que las observaciones de estrellas cerca de la eclipsada Sun confirmó la predicción de la relatividad general que los objetos masivos curva de luz . Desde entonces, muchos otros observaciones y experimentos han confirmado muchas de las predicciones de la relatividad general, incluyendo dilatación gravitacional del tiempo, la corrimiento al rojo gravitacional de la luz, retardo de la señal, y radiación gravitatoria. Además, numerosas observaciones se interpretan como la confirmación de una de las más misteriosas y exóticas predicciones de la relatividad general, la existencia de los agujeros negros .
Termodinámica y mecánica estadística
La termodinámica estudia los efectos de los cambios en la temperatura , presión y volumen en sistemas físicos en el escala macroscópica, y la transferencia de energía en forma de calor . Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la la eficiencia de los primeros motores de vapor .
El punto de partida para la mayoría de las consideraciones termodinámicas son la leyes de la termodinámica, que postulan que la energía se pueden intercambiar entre los sistemas físicos como el calor o el trabajo . También postulan la existencia de una cantidad llamada entropía , que se puede definir para cualquier sistema. En termodinámica, las interacciones entre grandes conjuntos de objetos se estudian y clasifican. Central de esta son los conceptos de sistema y alrededores. Un sistema está compuesto de partículas, cuyos movimientos promedio definir sus propiedades, que a su vez se relacionan entre sí a través de ecuaciones de estado. Las propiedades se pueden combinar para expresar energía interna y potenciales termodinámicos, que son útiles para determinar las condiciones para equilibrio y procesos espontáneos.
La mecánica estadística análisis macroscópico sistemas mediante la aplicación de los principios estadísticos a sus constituyentes microscópicos. Proporciona un marco para relacionar las propiedades microscópicas de los átomos y moléculas individuales a las propiedades macroscópicas o granel de materiales que se pueden observar en la vida cotidiana. Termodinámica pueden explicarse como el resultado natural de la estadística y la mecánica (clásica y cuántica) en el microscopio nivel. De esta manera, la leyes de los gases se pueden derivar, a partir de la suposición de que un gas es una colección de partículas individuales, como esferas duras con masa . Por el contrario, si también se consideran las partículas individuales de tener carga , entonces las aceleraciones individuales de esas partículas causan la emisión de luz . Fueron estas consideraciones que hizo Max Planck para formular su ley de radiación de cuerpo negro, pero sólo con la suposición de que el espectro de la radiación emitida por estas partículas no es continua en frecuencia, sino más bien cuantificado.
Mecanica cuantica
La mecánica cuántica es la rama de la física tratando atómica y sistemas subatómicas y su interacción con radiación en términos de cantidades observables. Se basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados " cuantos ". Sorprendentemente, la teoría cuántica normalmente sólo permite probable o estadística cálculo de las características observadas de las partículas subatómicas, entendida en términos de funciones de onda. La Ecuación de Schrödinger desempeña el papel en la mecánica cuántica que las leyes de Newton y conservación de la energía sirven en la mecánica clásica - es decir, que predice el comportamiento futuro de un sistema dinámico - y es un ecuación de onda en términos de la función de onda que predice analíticamente y con precisión la probabilidad de eventos o resultados.
Según las teorías anteriores de la física clásica, la energía se trata únicamente como un fenómeno continuo, mientras que la materia se asume para ocupar una región específica del espacio y para mover de una manera continua. De acuerdo con la teoría cuántica, la energía se lleva a cabo para ser emitida y absorbida en diminutas cantidades discretas. Un paquete individual o de paquete de energía, llamado cuántico (pl. Quanta), por lo que se comporta en algunas situaciones muy parecidas a las partículas de la materia; partículas se encuentran a exhibir ciertas ondulatorias propiedades cuando está en movimiento y ya no se vieron como localizado en una región dada, sino más bien como extenderse hasta cierto grado. Por ejemplo, la radiación de luz o de otra emitida o absorbida por un átomo tiene sólo cierta frecuencias (o longitudes de onda), como puede verse desde el espectro de líneas asociado con el elemento químico representado por ese átomo. La teoría cuántica demuestra que esas frecuencias corresponden a energías definidas de los cuantos de luz o fotones , y como resultado del hecho de que los electrones del átomo sólo pueden tener ciertos valores de energía permitidos o niveles; cuando un electrón cambia de un nivel a otro permite, un quantum de energía es emitida o absorbida cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energía entre los dos niveles.
El formalismo de la mecánica cuántica se desarrolló durante la década de 1920. En 1924, Louis de Broglie propuso que no sólo lo hacen las ondas de luz a veces presentan propiedades similares a las partículas, como en el efecto fotoeléctrico y los espectros atómicos, pero las partículas también pueden exhibir propiedades ondulatorias. Dos formulaciones diferentes de la mecánica cuántica se presentaron siguiente sugerencia de de Broglie. La la mecánica ondulatoria de Erwin Schrödinger (1926) implica el uso de una entidad matemática, la función de onda, que está relacionada con la probabilidad de encontrar una partícula en un punto dado en el espacio. La mecánica matricial de Werner Heisenberg (1925) no hace mención de las funciones de onda o conceptos similares, pero se demostró que era matemáticamente equivalente a la teoría de Schrödinger. Un descubrimiento particularmente importante de la teoría cuántica es la principio de incertidumbre, enunciado por Heisenberg en 1927, que establece un límite teórico absoluto en la precisión de ciertas mediciones; Como resultado, la asunción por científicos anteriores que el estado físico de un sistema podría medirse exactamente y se utiliza para predecir los estados futuros tuvo que ser abandonado. La mecánica cuántica se combinó con la teoría de la relatividad en la formulación de PAM Dirac (1928), que, además, predijo la existencia de antipartículas. Otros desarrollos de la teoría incluyen estadística cuántica, que se presentan en una forma por Einstein y SN Bose (la Bose-Einstein estadísticas) y en otro por Dirac y Enrico Fermi (la Estadística de Fermi-Dirac); electrodinámica cuántica, que se ocupan de las interacciones entre partículas cargadas y los campos electromagnéticos; su generalización, la teoría cuántica de campos ; y electrónica cuántica. El descubrimiento de la mecánica cuántica en el siglo 20 revolucionó la física y la mecánica cuántica es fundamental para la mayoría de las áreas de la investigación actual.
Investigación
La teoría y la experimentación
La cultura de la investigación de la física se diferencia de la mayoría de las ciencias en la separación de teoría y experimento. Desde el siglo XX , la mayoría de los físicos individuales se han especializado en cualquiera física teórica o la física experimental . La gran italiano físico Enrico Fermi ( 1901 - 1954 ), que hizo contribuciones fundamentales a la teoría y la experimentación en la física nuclear , fue una notable excepción. En cambio, casi todos los teóricos de éxito en la biología y la química (por ejemplo, América del químico cuántico y bioquímico Linus Pauling ) también han sido experimentalistas, aunque esto está cambiando en los últimos tiempos.
Los teóricos buscan desarrollar modelos matemáticos que ambos están de acuerdo con los experimentos existentes y con éxito predecir resultados futuros, mientras que los experimentadores diseñar y realizar experimentos para poner a prueba las predicciones teóricas y explorar nuevos fenómenos. Aunque la teoría y la experimentación se desarrollan por separado, son fuertemente dependientes entre sí. Los avances en la física viene con frecuencia acerca de cuando los experimentadores hacen un descubrimiento que las teorías existentes no pueden explicar, o cuando nuevas teorías generan predicciones comprobables experimentalmente. Los teóricos que trabajan en estrecha colaboración con los experimentalistas emplean con frecuencia fenomenología.
La física teórica está estrechamente relacionado con las matemáticas , lo que proporciona el lenguaje de las teorías físicas, y grandes áreas de las matemáticas, como el cálculo , se han inventado específicamente para resolver problemas de la física. Los teóricos también pueden basarse en análisis numérico y simulaciones por ordenador, que desempeñan un papel cada vez más rico en la formulación de modelos físicos. Los campos de la matemática y la física computacional son áreas activas de investigación. La física teórica ha descansado históricamente en la filosofía y la metafísica; electromagnetismo se unificó esta manera. Por lo tanto los físicos pueden especular con espacios multidimensionales y universos paralelos, y de esto, la hipótesis de las teorías.
La física experimental informa y es informada por, la ingeniería y la tecnología . Los físicos experimentales implicados en diseño de la investigación básica y realizar experimentos con equipos como aceleradores de partículas y rayos láser , mientras que los que participan en la investigación aplicada a menudo trabajan en la industria, el desarrollo de tecnologías como imágenes por resonancia magnética (MRI) y transistores. Feynman ha señalado que los experimentadores pueden buscar áreas que no están bien exploradas por los teóricos.
Los campos de investigación
La investigación contemporánea en la física se puede dividir en física de la materia condensada ; atómica, molecular y la física óptica, la física de partículas ; y la astrofísica . Algunos departamentos de física también apoyan la investigación en Educación Física. Desde el siglo XX , los campos individuales de la física se han convertido cada vez más especializados, y hoy en día la mayoría de los físicos trabajan en un único campo de toda su carrera. "universalistas", tales como Albert Einstein ( una mil ochocientas setenta y nueve - uno mil novecientos cincuenta y cinco ) y Lev Landau ( 1908 - una mil novecientas sesenta y ocho ), que trabajó en múltiples campos de la física, son ahora muy raras. Una tabla de los principales campos de la física, junto con sus subcampos y las teorías que emplean, se puede encontrar aquí.
La materia condensada
Física de la materia condensada es el campo de la física que se ocupa de las propiedades físicas macroscópicas de la materia . En particular, se ocupa de los "condensados" fases que aparecen cada vez que el número de componentes en un sistema es muy grande y las interacciones entre los constituyentes son fuertes. Los ejemplos más familiares de fases condensadas son sólidos y líquidos , que surgen de la unión y la fuerza electromagnética entre átomos . Fases condensadas más exóticas incluyen la superfluido y el Condensado de Bose-Einstein se encuentra en ciertos sistemas atómicos a muy baja temperatura , el superconductor fase exhibido por electrones de conducción en ciertos materiales, y el ferromagnético y fases de antiferromagnéticas gira sobre celosías atómicas.
Física de la materia condensada es, con mucho, el mayor campo de la física contemporánea. También se ha avanzado mucho en la física teórica de la materia condensada. Según una estimación, un tercio de toda América los físicos se identifican como los físicos de la materia condensada. Históricamente, la física de la materia condensada surgió de la física del estado sólido, que ahora se considera uno de sus principales subcampos. El término física de la materia condensada aparentemente fue acuñada por Philip Anderson cuando él llamó a su grupo de investigación - previamente teoría del estado sólido - en 1967. En 1978, la División de Física del Estado Sólido en la Sociedad Americana de Física fue rebautizado como la División de Física de Materia Condensada. Física de la materia condensada tiene grandes similitudes con la química , ciencia de los materiales , nanotecnología y la ingeniería .
Atómica, molecular, y óptico
Atómica , molecular y óptica física (AMO) es el estudio de la materia -matter y luz -matter interacciones en la escala de un solo átomos o estructuras que contienen unos pocos átomos. Las tres áreas se agrupan juntos debido a sus interrelaciones, la similitud de los métodos utilizados, y el carácter común de los energía escalas que son relevantes. Las tres áreas incluyen tanto clásicos y cuánticos tratamientos; pueden tratar su tema desde un punto de vista microscópico (en contraste con una vista macroscópico).
La física atómica estudia el electrón casco de átomos . La investigación actual se centra en las actividades de control cuántico, enfriamiento y captura de átomos e iones, la dinámica de colisión a baja temperatura, el comportamiento colectivo de los átomos en los gases de interacción débil (Bose-Einstein y diluir sistemas degenerados Fermi), medidas de precisión de las constantes fundamentales, y los efectos de la correlación de electrones en la estructura y la dinámica. La física atómica está influenciada por el núcleo (véase, por ejemplo, constante de acoplamiento), pero fenómeno intra-nuclear, como la fisión y fusión se consideran parte de la física de alta energía .
La física molecular se centra en las estructuras multi-atómicas y sus interacciones internas y externas con la materia y la luz. La física óptica es distinta de la óptica en que se tiende a no centrarse en el control de los campos de luz clásicas de los objetos macroscópicos, pero en las propiedades fundamentales de campos ópticos y sus interacciones con la materia en el ámbito microscópico.
Alta energía / física de partículas
La física de partículas es el estudio de la componentes elementales de la materia y la energía , y las interacciones entre ellos. También se puede llamar "la física de alta energía", porque muchas partículas elementales no ocurren naturalmente, pero son creados sólo durante la alta energía colisiones de otras partículas, como pueden ser detectados en aceleradores de partículas.
En la actualidad, las partículas elementales se clasifican utilizando lo que se llama "El Modelo Estándar". Define el Modelo Estándar de la fuerte, débil y electromagnética fuerzas fundamentales, mediante la descripción de las partículas, llamados medir los bosones, que estas fuerzas utilizan para interactuar con la materia. Los tipos de bosones gauge son gluones, W - y W + y Bosones Z y el fotón . El modelo también contiene 24 partículas fundamentales (pares 12 de partículas / anti-partículas), que son los constituyentes de la materia . El Modelo Estándar predice también una partícula conocida como el Higgs Higgs, cuya existencia aún no ha sido verificado.
Astrofísica
Astrofísica y astronomía son la aplicación de las teorías y métodos de la física al estudio de estructura estelar, evolución estelar, el origen del sistema solar , y los problemas relacionados de la cosmología . Debido a que la astrofísica es un tema muy amplio, los astrofísicos aplican normalmente muchas disciplinas de la física, incluyendo la mecánica, el electromagnetismo, la mecánica estadística, termodinámica, la mecánica cuántica, la relatividad, la física nuclear y de partículas y la física atómica y molecular.
Astrofísica desarrollados a partir de la antigua ciencia de la astronomía. Los astrónomos de las primeras civilizaciones realizaron observaciones metódicas del cielo de la noche, y los artefactos astronómicos se han encontrado desde períodos muy anteriores. Después de siglos de evolución de Babilonia y los astrónomos griegos, astronomía occidental permaneció latente durante catorce siglos, hasta que Nicolás Copérnico modificó el Sistema ptolemaico colocando el Sol en el centro del universo. Detalladas observaciones de Tycho Brahe condujeron a las leyes de Kepler del movimiento planetario y Galileo 's telescopio ayudó a la disciplina convertirse en una ciencia moderna. La teoría de la gravitación universal de Isaac Newton proporciona una base dinámica física de las leyes de Kepler. A principios del 19no ciento., La ciencia de la mecánica celeste se había llegado a un estado altamente desarrollado de la mano de Leonhard Euler , Lagrange JL , PS Laplace , y otros. Nuevas técnicas matemáticas de gran alcance permite la solución de la mayoría de los problemas que quedan en la teoría gravitacional clásica tal como se aplica en el sistema solar. Al final de la siglo 19 , el descubrimiento de líneas espectrales de la luz del sol probaron que los elementos químicos que se encuentran en el Sol también se encontraron en la Tierra. El interés se desplazó de la determinación de las posiciones y distancias de las estrellas a estudiar su composición física (véase estructura estelar y evolución estelar). Debido a que la aplicación de la física a la astronomía se convirtió cada vez más importante a lo largo del siglo 20 , la distinción entre la astronomía y la astrofísica se ha desvanecido.
El descubrimiento por Karl Jansky en 1931 que las señales de radio fueron emitidos por los cuerpos celestes inició la ciencia de radioastronomía. Más recientemente, las fronteras de la astronomía se han expandido en la exploración espacial. Las perturbaciones e interferencias de la atmósfera de la tierra hacen observaciones desde el espacio necesario para infrarrojos, ultravioleta, de rayos gamma, y Astronomía de rayos X. El Telescopio Espacial Hubble , lanzado en 1990, ha hecho posibles observaciones visuales de una calidad muy superior a las de los instrumentos terrestres; observatorios ligados a la tierra utilizando telescopios con óptica adaptativa ahora serán capaces de compensar la turbulencia de la Tierra 's atmósfera.
Cosmología física es el estudio de la formación y evolución del universo en sus escalas más grandes. La teoría de la relatividad de Albert Einstein juega un papel central en todas las teorías cosmológicas modernas. A principios del siglo 20 , El descubrimiento de Hubble de que el universo se estaba expandiendo, como lo muestra el diagrama de Hubble , impulsó explicaciones rivales conocidos como la universo en estado estacionario y el Big Bang . El Big Bang fue confirmada por el éxito de Nucleosíntesis del Big Bang y el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo en 1964. El modelo del Big Bang se apoya en dos pilares teóricos: la relatividad general de Albert Einstein y el principio cosmológico. Los cosmólogos han establecido recientemente un modelo preciso de la evolución del universo, que incluye la inflación cósmica , la energía oscura y la materia oscura .
Física aplicada
Física Aplicada es un término general para la física que está destinado a un particular, utilice. Aplicada se distingue de pura por una sutil combinación de factores como la motivación y la actitud de los investigadores y la naturaleza de la relación con la tecnología o la ciencia que pueden ser afectados por la obra. Por lo general, se diferencia de la ingeniería en la que un físico aplicada no puede ser el diseño de algo en particular, sino más bien está utilizando la física o la realización de investigación de la física con el objetivo de desarrollar nuevas tecnologías o la solución de un problema. El enfoque es similar a la de las matemáticas aplicadas . Los físicos Aplicadas también puede estar interesado en el uso de la física para la investigación científica. Por ejemplo, la gente que trabaja en la física del acelerador podría tratar de construir mejores detectores de partículas para la investigación en física teórica.
La física se utiliza en gran medida en la ingeniería . Por ejemplo, estática, un subcampo de mecánica, se utiliza en la construcción de puentes u otras estructuras, mientras acústica se utiliza para diseñar mejores salas de conciertos. Una comprensión de la física es importante para el diseño de realista simuladores de vuelo, videojuego motores de física y películas.
Enseñanza de la Física
Educación Física se refiere tanto a los métodos utilizados actualmente para enseñar física, y para un área de investigación pedagógica que busca mejorar los métodos. Históricamente, la física se ha impartido clases en la escuela secundaria y la universidad, principalmente por el método de conferencia, junto con ejercicios de laboratorio a fin de verificar los conceptos aprendidos en las clases teóricas.
