Física

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Vários exemplos de fenômenos físicos

A física é a ciência natural que estuda a matéria , [a] seus constituintes fundamentais , seu movimento e comportamento através do espaço e do tempo e as entidades relacionadas de energia e força . [2] A Física é uma das disciplinas científicas mais fundamentais , e seu principal objetivo é entender como o universo se comporta. [b] [3] [4] [5]

A física é uma das disciplinas acadêmicas mais antigas e, com a inclusão da astronomia , talvez a mais antiga. [6] Durante grande parte dos últimos dois milênios, a física, a química , a biologia e certos ramos da matemática fizeram parte da filosofia natural , mas durante a Revolução Científica no século 17, essas ciências naturais emergiram como esforços de pesquisa únicos por direito próprio . [c] A física se cruza com muitas áreas interdisciplinares de pesquisa, como biofísica e química quântica, e os limites da física não são rigidamente definidos . Novas idéias em física freqüentemente explicam os mecanismos fundamentais estudados por outras ciências [3] e sugerem novos caminhos de pesquisa em disciplinas acadêmicas, como matemática e filosofia .

Avanços na física geralmente permitem avanços em novas tecnologias . Por exemplo, os avanços na compreensão do eletromagnetismo , da física do estado sólido e da física nuclear levaram diretamente ao desenvolvimento de novos produtos que transformaram dramaticamente a sociedade moderna, como televisão , computadores , eletrodomésticos e armas nucleares ; [3] os avanços na termodinâmica levaram ao desenvolvimento da industrialização ; e os avanços na mecânica inspiraram o desenvolvimento do cálculo .

História

A palavra "física" vem do grego antigo : φυσική (ἐπιστήμη) , romanizadophysikḗ (epistḗmē) , que significa "conhecimento da natureza". [8] [9] [10]

Astronomia antiga

Antiga astronomia egípcia é evidente em monumentos como o teto do túmulo de Senemut da XVIII dinastia egípcia .

A astronomia é uma das ciências naturais mais antigas . As primeiras civilizações que datam de antes de 3000 aC, como os sumérios , os antigos egípcios e a civilização do vale do Indo , tinham um conhecimento preditivo e uma consciência básica dos movimentos do Sol, da Lua e das estrelas. As estrelas e planetas, que se acredita representarem deuses, eram frequentemente adorados. Embora as explicações para as posições observadas das estrelas muitas vezes não fossem científicas e carecessem de evidências, essas primeiras observações estabeleceram as bases para a astronomia posterior, já que as estrelas percorriam grandes círculos no céu, [6] o que, no entanto, não explica o posições dos planetas .

De acordo com Asger Aaboe , as origens da astronomia ocidental podem ser encontradas na Mesopotâmia , e todos os esforços ocidentais nas ciências exatas descendem da astronomia babilônica tardia . [11] Astrônomos egípcios deixaram monumentos mostrando conhecimento das constelações e dos movimentos dos corpos celestes, [12] enquanto o poeta grego Homero escreveu sobre vários objetos celestes em sua Ilíada e Odisséia ; astrônomos gregos posteriores forneceram nomes, que ainda são usados ​​hoje, para a maioria das constelações visíveis do hemisfério norte .[13]

Filosofia natural

A filosofia natural tem suas origens na Grécia durante o período arcaico (650 aC - 480 aC), quando filósofos pré-socráticos como Tales rejeitaram explicações não naturalistas para fenômenos naturais e proclamaram que todo evento tinha uma causa natural. [14] Eles propuseram ideias verificadas pela razão e observação, e muitas de suas hipóteses foram bem-sucedidas em experimentos; [15] por exemplo, o atomismo foi considerado correto aproximadamente 2.000 anos depois de ter sido proposto por Leucipo e seu aluno Demócrito . [16]

Europeu medieval e islâmico

O Império Romano Ocidental caiu no século V, e isso resultou em um declínio nas atividades intelectuais na parte ocidental da Europa. Em contraste, o Império Romano do Oriente (também conhecido como Império Bizantino ) resistiu aos ataques dos bárbaros e continuou a avançar em vários campos de aprendizado, incluindo a física. [17]

No século VI, Isidoro de Mileto criou uma importante compilação das obras de Arquimedes que são copiadas no Palimpsesto de Arquimedes .

Desenho de Ibn Al-Haytham (Alhazen)
Ibn al-Haytham (c. 965-c. 1040), Livro de Óptica Livro I, [6.85], [6.86]. O Livro II, [3.80] descreve seus experimentos de câmera obscura . [18]

Na Europa do século VI, John Philoponus , um estudioso bizantino, questionou o ensino de física de Aristóteles e observou suas falhas. Ele introduziu a teoria do ímpeto . A física de Aristóteles não foi examinada até que Filopono apareceu; ao contrário de Aristóteles, que baseava sua física no argumento verbal, Filopono confiava na observação. Sobre a física de Aristóteles, Filopono escreveu:

Mas isso é completamente errado, e nossa visão pode ser corroborada pela observação real de forma mais eficaz do que por qualquer tipo de argumento verbal. Pois se você deixar cair da mesma altura dois pesos dos quais um é muitas vezes mais pesado que o outro, você verá que a proporção dos tempos necessários para o movimento não depende da proporção dos pesos, mas que a diferença com o tempo é muito pequeno. E assim, se a diferença de pesos não for considerável, ou seja, de um for, digamos, o dobro do outro, não haverá diferença, ou então uma diferença imperceptível, no tempo, embora a diferença no peso seja por não significa desprezível, com um corpo pesando duas vezes mais que o outro [19]

A crítica de Filopono aos princípios aristotélicos da física serviu de inspiração para Galileu Galilei dez séculos depois, [20] durante a Revolução Científica . Galileu citou Filoponus substancialmente em suas obras ao argumentar que a física aristotélica era falha. [21] [22] Em 1300, Jean Buridan , um professor da faculdade de artes da Universidade de Paris, desenvolveu o conceito de ímpeto. Foi um passo em direção às idéias modernas de inércia e momentum. [23]

Os estudos islâmicos herdaram a física aristotélica dos gregos e durante a Idade de Ouro islâmica a desenvolveram ainda mais, especialmente colocando ênfase na observação e no raciocínio a priori , desenvolvendo as primeiras formas do método científico .

A maneira básica como uma câmera pinhole funciona

As inovações mais notáveis ​​foram no campo da ótica e da visão, que vieram dos trabalhos de muitos cientistas como Ibn Sahl , Al-Kindi , Ibn al-Haytham , Al-Farisi e Avicenna . A obra mais notável foi The Book of Optics (também conhecido como Kitāb al-Manāẓir), escrito por Ibn al-Haytham, no qual ele refutou conclusivamente a antiga ideia grega sobre a visão, mas também apresentou uma nova teoria. No livro, ele apresenta um estudo sobre o fenômeno da câmera obscura (sua versão milenar da câmera pinhole) e investigou ainda mais a forma como o próprio olho funciona. Usando dissecações e o conhecimento de estudiosos anteriores, ele foi capaz de começar a explicar como a luz entra no olho. Ele afirmou que o raio de luz é focalizado, mas a explicação real de como a luz projetada na parte de trás do olho teve que esperar até 1604. Seu Tratado sobre a Luz explicou a câmera obscura, centenas de anos antes do desenvolvimento moderno da fotografia. [24]

O Livro de Óptica de sete volumes ( Kitab al-Manathir ) influenciou enormemente o pensamento através das disciplinas, desde a teoria da percepção visual até a natureza da perspectiva na arte medieval, tanto no Oriente quanto no Ocidente, por mais de 600 anos. Muitos estudiosos europeus posteriores e colegas polímatas, de Robert Grosseteste e Leonardo da Vinci a René Descartes , Johannes Kepler e Isaac Newton , estavam em dívida com ele. Na verdade, a influência da Óptica de Ibn al-Haytham se equipara à da obra de Newton com o mesmo título, publicada 700 anos depois.

A tradução de The Book of Optics teve um grande impacto na Europa. A partir dele, estudiosos europeus posteriores foram capazes de construir dispositivos que reproduziam aqueles que Ibn al-Haytham havia construído e entender como a luz funciona. A partir disso, foram desenvolvidas invenções importantes, como óculos, lentes de aumento, telescópios e câmeras.

Clássico

Galileo Galilei demonstrou uma apreciação moderna da relação adequada entre matemática, física teórica e física experimental.
Sir Isaac Newton (1643-1727), cujas leis do movimento e gravitação universal foram marcos importantes na física clássica

A física tornou-se uma ciência separada quando os primeiros europeus modernos usaram métodos experimentais e quantitativos para descobrir o que agora são consideradas as leis da física . [25] [ página necessária ]

Principais desenvolvimentos neste período incluem a substituição do modelo geocêntrico do sistema solar com a heliocêntrica modelo de Copérnico , as leis que governam o movimento dos corpos planetários (determinado pelo Kepler entre 1609 e 1619), trabalho pioneiro de Galileu sobre telescópios e astronomia observacional na Séculos 16 e 17, e a descoberta e unificação de Newton das leis do movimento e da gravitação universal (que viria a levar o seu nome). [26] Newton também desenvolveu cálculo , [d]o estudo matemático da mudança, que forneceu novos métodos matemáticos para resolver problemas físicos. [27]

A descoberta de novas leis na termodinâmica , química e eletromagnética resultou de maiores esforços de pesquisa durante a Revolução Industrial, à medida que as necessidades de energia aumentavam. [28] As leis que compreendem a física clássica permanecem amplamente utilizadas para objetos em escalas cotidianas viajando a velocidades não relativísticas, uma vez que fornecem uma aproximação muito próxima em tais situações, e teorias como a mecânica quântica e a teoria da relatividade simplificam para seus clássicos equivalentes em tais escalas. No entanto, imprecisões na mecânica clássica para objetos muito pequenos e velocidades muito altas levaram ao desenvolvimento da física moderna no século XX.

Moderno

Max Planck (1858–1947), o criador da teoria da mecânica quântica
Albert Einstein (1879–1955), cujo trabalho sobre o efeito fotoelétrico e a teoria da relatividade levou a uma revolução na física do século 20

A física moderna começou no início do século 20 com o trabalho de Max Planck na teoria quântica e na teoria da relatividade de Albert Einstein . Ambas as teorias surgiram devido a imprecisões na mecânica clássica em certas situações. A mecânica clássica previu uma velocidade variável da luz , que não poderia ser resolvida com a velocidade constante prevista pelas equações de eletromagnetismo de Maxwell; essa discrepância foi corrigida pela teoria da relatividade especial de Einstein , que substituiu a mecânica clássica para corpos em movimento rápido e permitiu uma velocidade constante da luz. [29] Radiação de corpo negroforneceu outro problema para a física clássica, que foi corrigido quando Planck propôs que a excitação dos osciladores materiais só é possível em passos discretos proporcionais à sua frequência; isso, junto com o efeito fotoelétrico e uma teoria completa prevendo níveis de energia discretos dos orbitais de elétrons , levou à teoria da mecânica quântica a substituir a física clássica em escalas muito pequenas. [30]

A mecânica quântica viria a ser iniciada por Werner Heisenberg , Erwin Schrödinger e Paul Dirac . [30] A partir deste trabalho inicial, e trabalhos em campos relacionados, o Modelo Padrão da física de partículas foi derivado. [31] Após a descoberta de uma partícula com propriedades consistentes com o bóson de Higgs no CERN em 2012, [32] todas as partículas fundamentais previstas pelo modelo padrão, e nenhuma outra, parecem existir; entretanto, a física além do Modelo Padrão , com teorias como a supersimetria , é uma área ativa de pesquisa.[33] Áreas da matemática em geral são importantes para este campo, como o estudo de probabilidades e grupos .

Filosofia

De muitas maneiras, a física deriva da filosofia grega antiga . Da primeira tentativa de Tales de caracterizar a matéria à dedução de Demócrito de que a matéria deveria reduzir a um estado invariante, a astronomia ptolomaica de um firmamento cristalino e o livro de Aristóteles Física (um dos primeiros livros de física, que tentava analisar e definir o movimento a partir de um ponto de vista filosófico), vários filósofos gregos apresentaram suas próprias teorias da natureza. A física era conhecida como filosofia natural até o final do século XVIII. [e]

No século 19, a física foi percebida como uma disciplina distinta da filosofia e das outras ciências. A física, como o resto da ciência, depende da filosofia da ciência e de seu "método científico" para avançar nosso conhecimento do mundo físico. [35] O método científico emprega o raciocínio a priori , bem como o raciocínio a posteriori e o uso de inferência bayesiana para medir a validade de uma dada teoria. [36]

O desenvolvimento da física respondeu a muitas questões dos primeiros filósofos, mas também levantou novas questões. O estudo das questões filosóficas que cercam a física, a filosofia da física, envolve questões como a natureza do espaço e do tempo , determinismo e perspectivas metafísicas, como empirismo , naturalismo e realismo . [37]

Muitos físicos escreveram sobre as implicações filosóficas de seu trabalho, por exemplo Laplace , que defendeu o determinismo causal , [38] e Schrödinger, que escreveu sobre a mecânica quântica. [39] [40] O físico matemático Roger Penrose foi chamado de platônico por Stephen Hawking , [41] uma visão que Penrose discute em seu livro The Road to Reality . [42] Hawking se referiu a si mesmo como um "reducionista desavergonhado" e discordou dos pontos de vista de Penrose. [43]

Teorias centrais

Embora a física lide com uma ampla variedade de sistemas, certas teorias são usadas por todos os físicos. Cada uma dessas teorias foi testada experimentalmente inúmeras vezes e considerada uma aproximação adequada da natureza. Por exemplo, a teoria da mecânica clássica descreve com precisão o movimento dos objetos, desde que sejam muito maiores do que os átomos e se movam a muito menos do que a velocidade da luz. Essas teorias continuam sendo áreas de pesquisa ativa hoje. A teoria do caos , um aspecto notável da mecânica clássica, foi descoberta no século 20, três séculos após a formulação original da mecânica clássica por Newton (1642-1727).

Essas teorias centrais são ferramentas importantes para a pesquisa em tópicos mais especializados, e espera-se que qualquer físico, independentemente de sua especialização, seja alfabetizado nelas. Isso inclui mecânica clássica, mecânica quântica, termodinâmica e mecânica estatística , eletromagnetismo e relatividade especial.

Clássico

A física clássica inclui os ramos e tópicos tradicionais que foram reconhecidos e bem desenvolvidos antes do início do século 20 - mecânica clássica, acústica , óptica , termodinâmica e eletromagnetismo. A mecânica clássica se preocupa com corpos agidos por forças e corpos em movimento e pode ser dividida em estática (estudo das forças em um corpo ou corpos não sujeitos a uma aceleração), cinemática (estudo do movimento independentemente de suas causas) e dinâmica (estudo do movimento e das forças que o afetam); mecânica também pode ser dividida em mecânica sólida e mecânica de fluidos(conhecidos juntos como mecânica contínua ), os últimos incluem ramos como hidrostática , hidrodinâmica , aerodinâmica e pneumática . Acústica é o estudo de como o som é produzido, controlado, transmitido e recebido. [44] Importantes ramos modernos da acústica incluem ultrassom , o estudo de ondas sonoras de freqüência muito alta além do alcance da audição humana; bioacústica , a física do canto e da audição dos animais, [45] e eletroacústica , a manipulação de ondas sonoras audíveis usando a eletrônica. [46]

Óptica, o estudo da luz , preocupa-se não apenas com a luz visível, mas também com a radiação infravermelha e ultravioleta , que exibe todos os fenômenos da luz visível, exceto a visibilidade, por exemplo, reflexão, refração, interferência, difração, dispersão e polarização da luz . O calor é uma forma de energia , a energia interna possuída pelas partículas das quais uma substância é composta; a termodinâmica lida com as relações entre o calor e outras formas de energia. Eletricidade e magnetismo foram estudados como um único ramo da física desde que a conexão íntima entre eles foi descoberta no início do século 19; uma corrente elétrica dá origem a um campo magnético e um campo magnético variável induz uma corrente elétrica. Eletrostática lida com cargas elétricas em repouso, eletrodinâmica com cargas móveis e magnetostática com pólos magnéticos em repouso.

Moderno

A física clássica geralmente se preocupa com a matéria e a energia na escala normal de observação, enquanto grande parte da física moderna se preocupa com o comportamento da matéria e da energia sob condições extremas ou em uma escala muito grande ou muito pequena. Por exemplo, a física atômica e nuclear estuda a matéria na menor escala em que os elementos químicos podem ser identificados. A física das partículas elementares está em uma escala ainda menor, uma vez que se preocupa com as unidades mais básicas da matéria; este ramo da física também é conhecido como física de alta energia por causa das energias extremamente altas necessárias para produzir muitos tipos de partículas em aceleradores de partículas. Nessa escala, as noções comuns do senso comum de espaço, tempo, matéria e energia não são mais válidas. [47]

As duas principais teorias da física moderna apresentam um quadro dos conceitos de espaço, tempo e matéria diferente daquele apresentado pela física clássica. A mecânica clássica aproxima a natureza como contínua, enquanto a teoria quântica se preocupa com a natureza discreta de muitos fenômenos nos níveis atômico e subatômico e com os aspectos complementares de partículas e ondas na descrição de tais fenômenos. A teoria da relatividade se preocupa com a descrição de fenômenos que ocorrem em um quadro de referência que está em movimento em relação a um observador; a teoria da relatividade especial está preocupada com o movimento na ausência de campos gravitacionais e a teoria geral da relatividade com o movimento e sua conexão com a gravitação. Tanto a teoria quântica quanto a teoria da relatividade encontram aplicações em todas as áreas da física moderna. [48]

Conceitos fundamentais da física moderna

Diferença

Os domínios básicos da física

Enquanto a física visa descobrir leis universais, suas teorias estão em domínios explícitos de aplicabilidade.

Em termos gerais, as leis da física clássica descrevem com precisão sistemas cujas escalas de comprimento importantes são maiores do que a escala atômica e cujos movimentos são muito mais lentos do que a velocidade da luz. Fora deste domínio, as observações não correspondem às previsões fornecidas pela mecânica clássica. Einstein contribuiu com a estrutura da relatividade especial, que substituiu as noções de tempo e espaço absolutos por espaço - tempo e permitiu uma descrição precisa de sistemas cujos componentes têm velocidades próximas à velocidade da luz. Planck, Schrödinger e outros introduziram a mecânica quântica, uma noção probabilística de partículas e interações que permitia uma descrição precisa das escalas atômicas e subatômicas. Mais tarde, a teoria quântica de camposmecânica quântica unificada e relatividade especial. A relatividade geral permitiu um espaço-tempo dinâmico e curvo, com o qual sistemas altamente massivos e a estrutura em grande escala do universo podem ser bem descritos. A relatividade geral ainda não foi unificada com as outras descrições fundamentais; várias teorias candidatas da gravidade quântica estão sendo desenvolvidas.

Relação com outros campos

Este fluxo de lava em forma de parábola ilustra a aplicação da matemática na física - neste caso, a lei de Galileu dos corpos em queda .
Matemática e ontologia são usadas na física. A física é usada em química e cosmologia.

Pré-requisitos

A matemática fornece uma linguagem compacta e exata usada para descrever a ordem na natureza. Isso foi observado e defendido por Pitágoras , [49] Platão , [50] Galileu, [51] e Newton.

A física usa a matemática [52] para organizar e formular resultados experimentais. A partir desses resultados, soluções precisas ou estimadas são obtidas, ou resultados quantitativos, a partir dos quais novas previsões podem ser feitas e confirmadas experimentalmente ou negadas. Os resultados dos experimentos de física são dados numéricos, com suas unidades de medida e estimativas dos erros nas medidas. As tecnologias baseadas na matemática, como a computação , tornaram a física computacional uma área ativa de pesquisa.

A distinção entre matemática e física é nítida, mas nem sempre óbvia, especialmente em física matemática.

A ontologia é um pré-requisito para a física, mas não para a matemática. Isso significa que a física está, em última análise, preocupada com descrições do mundo real, enquanto a matemática está preocupada com padrões abstratos, mesmo além do mundo real. Assim, os enunciados da física são sintéticos, enquanto os enunciados matemáticos são analíticos. A matemática contém hipóteses, enquanto a física contém teorias. As afirmações da matemática precisam ser apenas logicamente verdadeiras, enquanto as previsões das afirmações da física devem coincidir com os dados observados e experimentais.

A distinção é clara, mas nem sempre óbvia. Por exemplo, a física matemática é a aplicação da matemática à física. Seus métodos são matemáticos, mas seu assunto é físico. [53] Os problemas neste campo começam com um " modelo matemático de uma situação física " (sistema) e uma "descrição matemática de uma lei física" que será aplicada a esse sistema. Cada declaração matemática usada para resolver tem um significado físico difícil de encontrar. A solução matemática final tem um significado mais fácil de encontrar, porque é o que o solucionador está procurando. [ esclarecimento necessário ]

Física pura é um ramo da ciência fundamental (também chamado básica ciência. Física também é chamado de "a ciência fundamental", porque todos os ramos das ciências naturais como a química, astronomia, geologia e biologia são limitados pelas leis da física. [54] Da mesma forma, a química é frequentemente chamada de ciência central devido ao seu papel na ligação das ciências físicas. Por exemplo, a química estuda propriedades, estruturas e reações da matéria (o foco da química na escala molecular e atômica a distingue da física) As estruturas são formadas porque as partículas exercem forças elétricas umas sobre as outras, as propriedades incluem características físicas de determinadas substâncias e as reações são regidas por leis da física, como conservação de energia , massa e carga . A física é aplicada em setores como engenharia e medicina.

Aplicação e influência

Física clássica implementada em um modelo de engenharia acústica de som refletido de um difusor acústico
Experimente usar um laser

Física aplicada é um termo geral para pesquisa em física, que se destina a um uso específico. Um currículo de física aplicada geralmente contém algumas aulas em uma disciplina aplicada, como geologia ou engenharia elétrica. Geralmente difere da engenharia porque um físico aplicado pode não estar projetando algo em particular, mas sim usando a física ou conduzindo pesquisas físicas com o objetivo de desenvolver novas tecnologias ou resolver um problema.

A abordagem é semelhante à da matemática aplicada . Os físicos aplicados usam a física na pesquisa científica. Por exemplo, pessoas que trabalham com física de aceleradores podem procurar construir melhores detectores de partículas para pesquisas em física teórica.

A física é muito usada na engenharia. Por exemplo, a estática, um subcampo da mecânica , é usada na construção de pontes e outras estruturas estáticas. A compreensão e o uso da acústica resultam em controle de som e melhores salas de concerto; da mesma forma, o uso de ótica cria melhores dispositivos óticos. Uma compreensão da física torna os simuladores de vôo , videogames e filmes mais realistas e geralmente é crítica em investigações forenses .

Com o consenso padrão de que as leis da física são universais e não mudam com o tempo, a física pode ser usada para estudar coisas que normalmente estariam atoladas na incerteza . Por exemplo, no estudo da origem da Terra , pode-se modelar razoavelmente a massa, temperatura e taxa de rotação da Terra em função do tempo, permitindo extrapolar para frente ou para trás no tempo e assim prever eventos futuros ou anteriores. Também permite simulações em engenharia que aceleram drasticamente o desenvolvimento de uma nova tecnologia.

Mas também existe uma interdisciplinaridade considerável , de modo que muitos outros campos importantes são influenciados pela física (por exemplo, os campos da econofísica e da sociofísica ).

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Método científico

Os físicos usam o método científico para testar a validade de uma teoria física . Usando uma abordagem metódica para comparar as implicações de uma teoria com as conclusões tiradas de seus experimentos e observações relacionados , os físicos são mais capazes de testar a validade de uma teoria de uma maneira lógica, imparcial e repetível. Para tanto, experimentos são realizados e observações são feitas a fim de determinar a validade ou invalidade da teoria. [55]

Uma lei científica é uma declaração verbal ou matemática concisa de uma relação que expressa um princípio fundamental de alguma teoria, como a lei da gravitação universal de Newton. [56]

Teoria e experimento

O astronauta e a Terra estão em queda livre .

Os teóricos procuram desenvolver modelos matemáticos que concordem com os experimentos existentes e prevejam com sucesso resultados experimentais futuros, enquanto os experimentalistas elaboram e realizam experimentos para testar previsões teóricas e explorar novos fenômenos. Embora a teoria e o experimento sejam desenvolvidos separadamente, eles afetam fortemente e dependem um do outro. O progresso na física ocorre frequentemente quando os resultados experimentais desafiam a explicação das teorias existentes, levando a um foco intenso na modelagem aplicável, e quando novas teorias geram previsões testáveis ​​experimentalmente , que inspiram o desenvolvimento de novos experimentos (e frequentemente equipamentos relacionados). [57]

Os físicos que trabalham na interação entre teoria e experimento são chamados de fenomenólogos , que estudam fenômenos complexos observados em experimentos e trabalham para relacioná-los a uma teoria fundamental . [58]

A física teórica historicamente se inspirou na filosofia; o eletromagnetismo foi unificado dessa forma. [f] Além do universo conhecido, o campo da física teórica também lida com questões hipotéticas, [g] como universos paralelos , um multiverso e dimensões superiores . Os teóricos invocam essas idéias na esperança de resolver problemas particulares com as teorias existentes; eles então exploram as consequências dessas idéias e trabalham para fazer previsões testáveis.

A física experimental se expande e é expandida pela engenharia e tecnologia . Físicos experimentais que estão envolvidos em pesquisa básica projetam e realizam experimentos com equipamentos como aceleradores de partículas e lasers , enquanto aqueles envolvidos em pesquisa aplicada freqüentemente trabalham na indústria, desenvolvendo tecnologias como a imagem por ressonância magnética (MRI) e transistores . Feynman observou que os experimentalistas podem buscar áreas que não foram bem exploradas pelos teóricos. [59]

Escopo e objetivos

A física envolve modelar o mundo natural com teoria, geralmente quantitativa. Aqui, o caminho de uma partícula é modelado com a matemática do cálculo para explicar seu comportamento: o alcance do ramo da física conhecido como mecânica .

A física cobre uma ampla gama de fenômenos , de partículas elementares (como quarks, neutrinos e elétrons) aos maiores superaglomerados de galáxias. Incluídos nesses fenômenos estão os objetos mais básicos que compõem todas as outras coisas. Portanto, a física às vezes é chamada de "ciência fundamental". [54] A física visa descrever os vários fenômenos que ocorrem na natureza em termos de fenômenos mais simples. Assim, a física visa conectar as coisas observáveis ​​aos humanos às causas básicas e, em seguida, conectar essas causas.

Por exemplo, os antigos chineses observaram que certas rochas ( magnetita e magnetita ) eram atraídas umas pelas outras por uma força invisível. Este efeito foi posteriormente denominado magnetismo, que foi estudado com rigor no século XVII. Mas mesmo antes de os chineses descobrirem o magnetismo, os gregos antigos conheciam outros objetos, como o âmbar , que, quando esfregado com pêlo, causava uma atração invisível semelhante entre os dois. [60]Isso também foi estudado rigorosamente no século 17 e passou a ser chamado de eletricidade. Assim, a física passou a entender duas observações da natureza em termos de alguma causa raiz (eletricidade e magnetismo). No entanto, trabalhos posteriores no século 19 revelaram que essas duas forças eram apenas dois aspectos diferentes de uma força - o eletromagnetismo. Este processo de "unificação" de forças continua até hoje, e o eletromagnetismo e a força nuclear fraca são agora considerados dois aspectos da interação eletrofraca . A física espera encontrar uma razão final (teoria de tudo) para explicar por que a natureza é como é (consulte a seção Pesquisa atual abaixo para obter mais informações). [61]

Campos de pesquisa

A pesquisa contemporânea em física pode ser amplamente dividida em física nuclear e física de partículas; física da matéria condensada ; física atômica, molecular e óptica ; astrofísica ; e física aplicada. Alguns departamentos de física também apóiam a pesquisa em educação física e o alcance da física . [62]

Desde o século 20, os campos individuais da física tornaram-se cada vez mais especializados, e hoje a maioria dos físicos trabalha em um único campo durante toda a sua carreira. "Universalistas" como Einstein (1879-1955) e Lev Landau (1908-1968), que trabalharam em vários campos da física, são agora muito raros. [h]

Os principais campos da física, junto com seus subcampos e as teorias e conceitos que empregam, são mostrados na tabela a seguir.

Campo Subcampos Teorias principais Conceitos
Física nuclear e de partículas Física nuclear , astrofísica nuclear , física de partículas , física das astropartículas , fenomenologia da física de partículas Modelo Padrão , teoria quântica de campo , a eletrodinâmica quântica , a cromodinâmica quântica , a teoria eletrofraca , a teoria de campo efetivo , teoria do campo Malha , teoria do retículo gauge , teoria de gauge , supersimetria , Grande Teoria Unificada , a teoria das supercordas , teoria-M Interação fundamental ( gravitacional , eletromagnética , fraca , forte ), Partícula elementar , Spin , Antimatéria , Quebra espontânea de simetria , Oscilação de neutrino , Mecanismo de gangorra , Brana , Corda , Gravidade quântica , Teoria de tudo , Energia de vácuo
Física atômica, molecular e óptica Física atómica , física molecular , atómicas e moleculares astrofísica , Chemical Physics , Optics , Photonics Óptica quântica , química quântica , ciência da informação quântica Fóton , Átomo , Molécula , Difração , Radiação eletromagnética , Laser , Polarização (ondas) , Linha espectral , Efeito Casimir
Física de matéria condensada Física de estado sólido , física de alta pressão , física de baixa temperatura , física de superfície , nanoescala e física mesoscópica , física de polímero BCS teoria , teorema de Bloch , teoria do funcional da densidade , gás Fermi , Líquido de Fermi , teoria de muitos corpos , mecânica estatística Fases ( gás , líquido , sólido ), condensado de Bose-Einstein , condução elétrica , fônon , magnetismo , auto-organização , semicondutor , supercondutor , superfluidez , rotação ,
Astrofísica Astronomia , Astrometria , Cosmologia , Física da gravitação , Astrofísica de alta energia , Astrofísica planetária , Física de plasma , Física solar , Física espacial , Astrofísica estelar Big Bang , inflação cósmica , relatividade geral , lei da gravitação universal de Newton , modelo Lambda-CDM , magnetohidrodinâmica Buraco negro , radiação cósmica de fundo , corda cósmica , Cosmos , A energia escura , matéria escura , Galaxy , Gravidade , radiação gravitacional , singularidade gravitacional , planeta , sistema solar , estrela , Supernova , Universo
Física aplicada Accelerator física , Acústica , agrofísica , física atmosférica , Biofísica , Física Química , Física Comunicação , Econofísica , Engenharia Física , dinâmica de fluidos , Geofísica , Física Laser , Materiais física , física médica , nanotecnologia , Optics , Optoelectronics , Photonics , Fotovoltaica , físico-química ,Oceanografia física , Física da computação , física de plasma , dispositivos de estado sólido , química quântica , eletrônica quântica , ciência da informação quântica , dinâmica do veículo

Nuclear e partícula

Um evento simulado no detector CMS do Large Hadron Collider , apresentando uma possível aparência do bóson de Higgs .

A física de partículas é o estudo dos constituintes elementares da matéria e da energia e as interações entre eles. [63] Além disso, os físicos de partículas projetam e desenvolvem os aceleradores de alta energia, [64] detectores [65] e programas de computador [66] necessários para esta pesquisa. O campo também é chamado de "física de alta energia" porque muitas partículas elementares não ocorrem naturalmente, mas são criadas apenas durante colisões de alta energia de outras partículas. [67]

Atualmente, as interações de partículas elementares e campos são descritas pelo Modelo Padrão . [68] O modelo leva em conta as 12 partículas conhecidas de matéria ( quarks e leptons ) que interagem por meio das forças fundamentais fortes , fracas e eletromagnéticas . [68] As dinâmicas são descritas em termos de partículas de matéria trocando bósons de calibre ( glúons , bósons W e Z e fótons , respectivamente). [69] O modelo padrão também prevê uma partícula conhecida como bóson de Higgs. [68]Em julho de 2012, o CERN, o laboratório europeu de física de partículas, anunciou a detecção de uma partícula consistente com o bóson de Higgs, [70] uma parte integrante do mecanismo de Higgs .

A física nuclear é o campo da física que estuda os constituintes e as interações dos núcleos atômicos . As aplicações mais comumente conhecidas da física nuclear são geração de energia nuclear e tecnologia de armas nucleares , mas a pesquisa forneceu aplicação em muitos campos, incluindo aqueles em medicina nuclear e imagem por ressonância magnética, implantação de íons em engenharia de materiais e datação por radiocarbono em geologia e arqueologia .

Atômico, molecular e óptico

A física atômica, molecular e óptica (AMO) é o estudo das interações matéria-matéria e luz-matéria na escala de átomos e moléculas individuais. As três áreas são agrupadas por causa de seus inter-relacionamentos, a similaridade dos métodos usados ​​e a comunalidade de suas escalas de energia relevantes. Todas as três áreas incluem tratamentos clássicos, semi-clássicos e quânticos ; eles podem tratar seu assunto de uma visão microscópica (em contraste com uma visão macroscópica).

A física atômica estuda as camadas de elétrons dos átomos. A pesquisa atual concentra-se em atividades de controle quântico, resfriamento e captura de átomos e íons, [71] [72] [73] dinâmica de colisão de baixa temperatura e os efeitos da correlação de elétrons na estrutura e dinâmica. A física atômica é influenciada pelo núcleo (ver divisão hiperfina ), mas fenômenos intra-nucleares, como fissão e fusão, são considerados parte da física nuclear.

A física molecular concentra-se em estruturas multiatômicas e suas interações internas e externas com a matéria e a luz. A física óptica é distinta da óptica porque tende a se concentrar não no controle dos campos de luz clássicos por objetos macroscópicos, mas nas propriedades fundamentais dos campos ópticos e em suas interações com a matéria no reino microscópico.

Matéria condensada

Dados de distribuição de velocidade de um gás de átomos de rubídio , confirmando a descoberta de uma nova fase da matéria, o condensado de Bose-Einstein

A física da matéria condensada é o campo da física que lida com as propriedades físicas macroscópicas da matéria. [74] [75] Em particular, está preocupado com as fases "condensadas" que aparecem sempre que o número de partículas em um sistema é extremamente grande e as interações entre elas são fortes. [76]

Os exemplos mais familiares de fases condensadas são sólidos e líquidos , que surgem da ligação por meio da força eletromagnética entre os átomos. [77] Fases condensadas mais exóticas incluem o superfluido [78] e o condensado de Bose-Einstein [79] encontrados em certos sistemas atômicos em temperatura muito baixa, a fase supercondutora exibida por elétrons de condução em certos materiais [80] e o ferromagnético e fases antiferromagnéticas de spins em redes atômicas .[81]

A física da matéria condensada é o maior campo da física contemporânea. Historicamente, a física da matéria condensada cresceu a partir da física do estado sólido, que agora é considerada um de seus principais subcampos. [82] O termo física da matéria condensada foi aparentemente cunhado por Philip Anderson quando ele renomeou seu grupo de pesquisa - anteriormente teoria do estado sólido - em 1967. [83] Em 1978, a Divisão de Física do Estado Sólido da American Physical Society foi renomeada como a Divisão de Física da Matéria Condensada. [82] A física da matéria condensada tem uma grande sobreposição com a química, ciência dos materiais , nanotecnologia e engenharia.[76]

Astrofísica

A imagem de luz visível mais profunda do universo , o Hubble Ultra-Deep Field

Astrofísica e astronomia são a aplicação das teorias e métodos da física para o estudo da estrutura estelar , evolução estelar , a origem do Sistema Solar, e problemas relacionados de cosmologia . Como a astrofísica é um assunto amplo, os astrofísicos normalmente aplicam muitas disciplinas da física, incluindo mecânica, eletromagnetismo, mecânica estatística, termodinâmica, mecânica quântica, relatividade, física nuclear e de partículas e física atômica e molecular. [84]

A descoberta de Karl Jansky em 1931 de que os sinais de rádio eram emitidos por corpos celestes deu início à ciência da radioastronomia . Mais recentemente, as fronteiras da astronomia foram expandidas pela exploração espacial. Perturbações e interferências da atmosfera terrestre tornam as observações baseadas no espaço necessárias para astronomia infravermelha , ultravioleta , de raios gama e de raios-X .

A cosmologia física é o estudo da formação e evolução do universo em suas maiores escalas. A teoria da relatividade de Albert Einstein desempenha um papel central em todas as teorias cosmológicas modernas. No início do século 20, a descoberta de Hubble de que o universo está se expandindo, conforme mostrado pelo diagrama de Hubble , gerou explicações rivais conhecidas como universo em estado estacionário e Big Bang .

O Big Bang foi confirmado pelo sucesso da nucleossíntese do Big Bang e a descoberta da radiação cósmica de fundo em 1964. O modelo do Big Bang se apóia em dois pilares teóricos: a relatividade geral de Albert Einstein e o princípio cosmológico . Os cosmologistas estabeleceram recentemente o modelo ΛCDM da evolução do universo, que inclui inflação cósmica , energia escura e matéria escura .

Numerosas possibilidades e descobertas são esperadas para emergir de novos dados do Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray durante a próxima década e revisar ou esclarecer amplamente os modelos existentes do universo. [85] [86] Em particular, o potencial para uma enorme descoberta em torno da matéria escura é possível nos próximos anos. [87] Fermi irá procurar evidências de que a matéria escura é composta de partículas massivas de interação fraca , complementando experimentos semelhantes com o Grande Colisor de Hádrons e outros detectores subterrâneos.

IBEX já está produzindo novas descobertas astrofísicas : "Ninguém sabe o que está criando a fita ENA (átomos energéticos neutros) " ao longo do choque de terminação do vento solar ", mas todos concordam que significa a imagem de livro da heliosfera - na qual o O bolso envolvente do Sistema Solar, preenchido com as partículas carregadas do vento solar, está avançando através do impetuoso 'vento galáctico' do meio interestelar na forma de um cometa - está errado. " [88]

Pesquisa atual

Um fenômeno típico descrito pela física: um ímã levitando acima de um supercondutor demonstra o efeito Meissner .

A pesquisa em física está progredindo continuamente em um grande número de frentes.

Na física da matéria condensada, um importante problema teórico não resolvido é o da supercondutividade de alta temperatura . [89] Muitos experimentos de matéria condensada têm como objetivo fabricar spintrônica e computadores quânticos viáveis . [76] [90]

Na física de partículas, as primeiras evidências experimentais da física além do Modelo Padrão começaram a aparecer. O primeiro deles são as indicações de que os neutrinos têm massa diferente de zero . Esses resultados experimentais parecem ter resolvido o problema dos neutrinos solares de longa data , e a física dos neutrinos massivos continua sendo uma área de pesquisa experimental e teórica ativa. O Large Hadron Collider já encontrou o bóson de Higgs, mas pesquisas futuras têm como objetivo provar ou refutar a supersimetria, que estende o modelo padrão da física de partículas. Pesquisas sobre a natureza dos principais mistérios da matéria escura e da energia escura também estão em andamento. [91]

Embora muito progresso tenha sido feito em física de alta energia, quântica e astronômica, muitos fenômenos cotidianos envolvendo complexidade , [92] caos [93] ou turbulência [94] ainda são mal compreendidos. Problemas complexos que parecem que poderiam ser resolvidos por uma aplicação inteligente de dinâmica e mecânica permanecem sem solução; exemplos incluem a formação de pilhas de areia, nós na água escorrendo, a forma de gotículas de água, mecanismos de catástrofes de tensão superficial e auto-classificação em coleções heterogêneas agitadas. [i] [95]

Esses fenômenos complexos têm recebido atenção crescente desde a década de 1970 por várias razões, incluindo a disponibilidade de métodos matemáticos modernos e computadores, que permitiram que sistemas complexos fossem modelados de novas maneiras. A física complexa tornou-se parte de uma pesquisa cada vez mais interdisciplinar , como exemplificado pelo estudo da turbulência na aerodinâmica e pela observação da formação de padrões em sistemas biológicos. Na Revisão Anual de Mecânica dos Fluidos de 1932 , Horace Lamb disse: [96]

Agora sou um homem velho e, quando morrer e for para o céu, há dois assuntos sobre os quais espero obter esclarecimento. Um é a eletrodinâmica quântica e o outro é o movimento turbulento dos fluidos. E quanto ao primeiro, estou bastante otimista.

Veja também

Notas

  1. ^ No início de The Feynman Lectures on Physics , Richard Feynman oferece a hipótese atômica como o conceito científico mais prolífico. [1]
  2. ^ O termo "universo" é definido como tudo o que existe fisicamente: a totalidade do espaço e do tempo, todas as formas de matéria, energia e momento, e as leis físicas e constantes que os governam. No entanto, o termo "universo" também pode ser usado em sentidos contextuais ligeiramente diferentes, denotando conceitos como o cosmos ou o mundo filosófico .
  3. ^ O Novum Organum de Francis Bacon 1620foi fundamental no desenvolvimento do método científico . [7]
  4. ^ O cálculo foi desenvolvido de forma independente na mesma época por Gottfried Wilhelm Leibniz ; enquanto Leibniz foi o primeiro a publicar seu trabalho e desenvolver grande parte da notação usada para cálculo hoje, Newton foi o primeiro a desenvolver o cálculo e aplicá-lo a problemas físicos. Veja também a controvérsia do cálculo de Leibniz-Newton
  5. ^ Noll observa que algumas universidades ainda usam esse título. [34]
  6. ^ Veja, por exemplo, a influência de Kant e Ritter em Ørsted .
  7. ^ Os conceitos denotados como hipotéticos podem mudar com o tempo. Por exemplo, o átomo da física do século XIX foi denegrido por alguns, incluindoa crítica de Ernst Mach àformulação de Ludwig Boltzmann da mecânica estatística . Ao final da Segunda Guerra Mundial, o átomo não era mais considerado hipotético.
  8. ^ No entanto, o universalismo é encorajado na cultura da física. Por exemplo, a World Wide Web , que foi inovada no CERN por Tim Berners-Lee , foi criada a serviço da infraestrutura de computadores do CERN e foi / é destinada ao uso por físicos em todo o mundo. O mesmo pode ser dito para arXiv.org
  9. ^ Veja o trabalho de Ilya Prigogine , sobre 'sistemas longe do equilíbrio' e outros.

Referências

  1. ^ Feynman, Leighton & Sands 1963 , p. I-2 "Se, em algum cataclismo, todo [] o conhecimento científico fosse destruído [exceto] uma frase [...] qual declaração conteria mais informação no menor número de palavras? Eu acredito que é [...] que todas as coisas são feitas de átomos - pequenas partículas que se movem em movimento perpétuo, atraindo-se quando estão a uma pequena distância, mas se repelindo ao serem comprimidas umas nas outras  ... "
  2. ^ Maxwell 1878 , p. 9 "Ciência física é o departamento de conhecimento que se relaciona com a ordem da natureza, ou, em outras palavras, com a sucessão regular de eventos."
  3. ^ a b c Young & Freedman 2014 , p. 1 "A física é uma das ciências mais fundamentais. Cientistas de todas as disciplinas usam as ideias da física, incluindo químicos que estudam a estrutura das moléculas, paleontólogos que tentam reconstruir como os dinossauros andavam e climatologistas que estudam como as atividades humanas afetam o atmosfera e oceanos. A física também é a base de toda a engenharia e tecnologia. Nenhum engenheiro poderia projetar uma TV de tela plana, uma espaçonave interplanetária ou mesmo uma ratoeira melhor sem primeiro compreender as leis básicas da física. (...) Você vai passaram a ver a física como uma conquista imponente do intelecto humano em sua busca por compreender nosso mundo e a nós mesmos. "
  4. ^ Young & Freedman 2014 , p. 2 "A física é uma ciência experimental. Os físicos observam os fenômenos da natureza e tentam encontrar padrões que relacionem esses fenômenos."
  5. ^ Holzner 2006 , p. 7 "A física é o estudo do seu mundo e do mundo e do universo ao seu redor."
  6. ^ a b Krupp 2003
  7. ^ Cajori 1917 , pp. 48-49
  8. ^ "física" . Dicionário online de etimologia . Arquivado do original em 24 de dezembro de 2016 . Retirado em 1 de novembro de 2016 .
  9. ^ "físico" . Dicionário online de etimologia . Arquivado do original em 24 de dezembro de 2016 . Retirado em 1 de novembro de 2016 .
  10. ^ φύσις , φυσική , ἐπιστήμη . Liddell, Henry George ; Scott, Robert ; Um Léxico Grego-Inglês no Projeto Perseus
  11. ^ Aaboe 1991
  12. ^ Clagett 1995
  13. ^ Thurston 1994
  14. ^ Singer 2008 , p. 35
  15. ^ Lloyd 1970 , pp. 108-109
  16. ^ Gill, NS "Atomism - Pre-Socratic Philosophy of Atomism" . Sobre educação . Arquivado do original em 10 de julho de 2014 . Retirado em 1 de abril de 2014 .
  17. ^ Lindberg 1992 , p. 363.
  18. ^ Smith 2001 , Livro I [6.85], [6.86], p. 379; Livro II, [3.80], p. 453.
  19. ^ "John Philoponus, Commentary on Aristotle's Physics" . Arquivado do original em 11 de janeiro de 2016 . Retirado em 15 de abril de 2018 .
  20. ^ Galileo (1638). Duas novas ciências . a fim de compreender melhor o quão conclusiva é a demonstração de Aristóteles, podemos, em minha opinião, negar ambas as suas suposições. E quanto ao primeiro, duvido muito que Aristóteles tenha testado por experimento se é verdade que duas pedras, uma pesando dez vezes mais que a outra, se permitiram cair, no mesmo instante, de uma altura de, digamos, 100 côvados, seriam tão diferentes em velocidade que, quando o mais pesado chegasse ao solo, o outro não teria caído mais de 10 côvados. Simplório. - Sua linguagem parece indicar que ele tentou o experimento, pois ele diz: A gente vê o mais pesado; agora a palavra ver mostra que ele fez o experimento.

    Sagr. - Mas eu, Simplício, que fiz o teste, posso assegurar-lhe [107] que uma bala de canhão pesando uma ou duzentas libras, ou até mais, não atingirá o solo por mais um palmo à frente de uma bala de mosquete pesando apenas meia libra, desde que ambos caiam de uma altura de 200 côvados.
  21. ^ Lindberg 1992 , p. 162
  22. ^ "John Philoponus" . The Stanford Encyclopedia of Philosophy . Laboratório de Pesquisa Metafísica, Universidade de Stanford. 2018.
  23. ^ "John Buridan" . The Stanford Encyclopedia of Philosophy . Laboratório de Pesquisa Metafísica, Universidade de Stanford. 2018.
  24. ^ Howard & Rogers 1995 , pp. 6–7
  25. ^ Ben-Chaim 2004
  26. ^ Guicciardini 1999
  27. ^ Allen 1997
  28. ^ "A Revolução Industrial" . Schoolscience.org, Instituto de Física . Arquivado do original em 7 de abril de 2014 . Retirado em 1 de abril de 2014 .
  29. ^ O'Connor & Robertson 1996a
  30. ^ a b O'Connor & Robertson 1996b
  31. ^ "O modelo padrão" . DONUT . Fermilab . 29 de junho de 2001 . Retirado em 1 de abril de 2014 .
  32. ^ Cho 2012
  33. ^ Womersley, J. (fevereiro de 2005). "Além do modelo padrão" (PDF) . Simetria . Vol. 2 não. 1. pp. 22-25. Arquivado (PDF) do original em 24 de setembro de 2015.
  34. ^ Noll, Walter (23 de junho de 2006). "Sobre o passado e o futuro da filosofia natural" (PDF) . Journal of Elasticity . 84 (1): 1–11. doi : 10.1007 / s10659-006-9068-y . S2CID 121957320 . Arquivado (PDF) do original em 18 de abril de 2016.  
  35. ^ Rosenberg 2006 , Capítulo 1
  36. ^ Godfrey-Smith 2003 , Capítulo 14: "Bayesianism and Modern Theories of Evidence"
  37. ^ Godfrey-Smith 2003 , Capítulo 15: "Empiricism, Naturalism, and Scientific Realism?"
  38. ^ Laplace 1951
  39. ^ Schrödinger 1983
  40. ^ Schrödinger 1995
  41. ^ Hawking & Penrose 1996 , p. 4 "Acho que Roger é um platônico de coração, mas ele deve responder por si mesmo."
  42. ^ Penrose 2004
  43. ^ Penrose et al. 1997
  44. ^ "acústica" . Encyclopædia Britannica . Arquivado do original em 18 de junho de 2013 . Retirado em 14 de junho de 2013 .
  45. ^ "Bioacoustics - the International Journal of Animal Sound and its Recording" . Taylor e Francis. Arquivado do original em 5 de setembro de 2012 . Retirado em 31 de julho de 2012 .
  46. ^ "Acústica e você (uma carreira em acústica?)" . Sociedade Acústica da América . Arquivado do original em 4 de setembro de 2015 . Retirado em 21 de maio de 2013 .
  47. ^ Tipler & Llewellyn 2003 , pp. 269, 477, 561
  48. ^ Tipler & Llewellyn 2003 , pp. 1-4, 115, 185-187
  49. ^ Dijksterhuis 1986
  50. ^ Mastin 2010 "Embora seja geralmente lembrado hoje como um filósofo, Platão também foi um dos mais importantes patrocinadores da matemática da Grécia Antiga. Inspirado por Pitágoras, ele fundou sua Academia em Atenas em 387 aC, onde enfatizou a matemática como uma forma de entender mais sobre Em particular, ele estava convencido de que a geometria era a chave para desvendar os segredos do universo. A placa acima da entrada da Academia dizia: 'Que ninguém ignorante em geometria entre aqui.' "
  51. ^ Toraldo Di Francia 1976 , p. 10 'A filosofia está escrita naquele grande livro que sempre está diante de nossos olhos. Refiro-me ao universo, mas não podemos entendê-lo se não aprendermos primeiro a linguagem e compreender os símbolos nos quais está escrito. Este livro foi escrito na linguagem matemática e os símbolos são triângulos, círculos e outras figuras geométricas, sem cuja ajuda é humanamente impossível compreender uma única palavra dele, e sem a qual se vagueia em vão por um labirinto escuro. ' - Galileo (1623), The Assayer "
  52. ^ "Aplicações da Matemática às Ciências" . 25 de janeiro de 2000. Arquivado do original em 10 de maio de 2015 . Página visitada em 30 de janeiro de 2012 .
  53. ^ "Journal of Mathematical Physics" . Arquivado do original em 18 de agosto de 2014 . Retirado em 31 de março de 2014 . O objetivo do [Journal of Mathematical Physics] é a publicação de artigos em física matemática - isto é, a aplicação da matemática a problemas em física e o desenvolvimento de métodos matemáticos adequados para tais aplicações e para a formulação de teorias físicas.
  54. ^ a b Feynman, Leighton & Sands 1963 , capítulo 3: "A relação da física com outras ciências"; veja também reducionismo e ciências especiais
  55. ^ Ellis, G .; Silk, J. (16 de dezembro de 2014). "Método científico: Defenda a integridade da física" . Nature . 516 (7531): 321–323. Bibcode : 2014Natur.516..321E . doi : 10.1038 / 516321a . PMID 25519115 . 
  56. ^ Honderich 1995 , pp. 474-476
  57. ^ "A física teórica se afastou muito dos experimentos? O campo está entrando em crise e, em caso afirmativo, o que devemos fazer a respeito?" . Perimeter Institute for Theoretical Physics . Junho de 2015. Arquivado do original em 21 de abril de 2016.
  58. ^ "Fenomenologia" . Instituto Max Planck de Física . Arquivado do original em 7 de março de 2016 . Retirado em 22 de outubro de 2016 .
  59. ^ Feynman 1965 , p. 157 "Na verdade, os experimentadores têm um certo caráter individual. Eles ... muito freqüentemente fazem seus experimentos em uma região na qual as pessoas sabem que o teórico não fez nenhuma suposição."
  60. ^ Stewart, J. (2001). Teoria eletromagnética intermediária . World Scientific. p. 50. ISBN 978-981-02-4471-2.
  61. ^ Weinberg, S. (1993). Dreams of a Final Theory: The Search for the Fundamental Laws of Nature . Hutchinson Radius. ISBN 978-0-09-177395-3.
  62. ^ Redish, E. "Science and Physics Education Homepages" . Grupo de Pesquisa em Educação Física da Universidade de Maryland. Arquivado do original em 28 de julho de 2016.
  63. ^ "Divisão de partículas e campos" . American Physical Society. Arquivado do original em 29 de agosto de 2016 . Página visitada em 18 de outubro de 2012 .
  64. ^ Halpern 2010
  65. ^ Grupen 1999
  66. ^ Walsh 2012
  67. ^ "Grupo de física de partículas de alta energia" . Instituto de Física . Página visitada em 18 de outubro de 2012 .
  68. ^ a b c Oerter 2006
  69. ^ Gribbin, Gribbin & Gribbin 1998
  70. ^ "Os experimentos do CERN observam partículas consistentes com o bóson de Higgs há muito procurado" . CERN . 4 de julho de 2012. Arquivado do original em 14 de novembro de 2012 . Página visitada em 18 de outubro de 2012 .
  71. ^ "Atomic, Molecular, and Optical Physics" . Departamento de Física do MIT . Arquivado do original em 27 de fevereiro de 2014 . Retirado em 21 de fevereiro de 2014 .
  72. ^ "Universidade da Coreia, Grupo de Física AMO" . Arquivado do original em 1º de março de 2014 . Retirado em 21 de fevereiro de 2014 .
  73. ^ "Aarhus Universitet, AMO Group" . Arquivado do original em 7 de março de 2014 . Retirado em 21 de fevereiro de 2014 .
  74. ^ Taylor & Heinonen 2002
  75. ^ Girvin, Steven M .; Yang, Kun (28 de fevereiro de 2019). Física Moderna da Matéria Condensada . Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-57347-4.
  76. ^ a b c Cohen 2008
  77. ^ Moore 2011 , pp. 255–258
  78. ^ Leggett 1999
  79. ^ Levy 2001
  80. ^ Stajic, Coontz & Osborne 2011
  81. ^ Mattis 2006
  82. ^ a b "História da Física da Matéria Condensada" . American Physical Society . Arquivado do original em 12 de setembro de 2011 . Retirado em 31 de março de 2014 .
  83. ^ "Philip Anderson" . Universidade de Princeton, Departamento de Física. Arquivado do original em 8 de outubro de 2011 . Página visitada em 15 de outubro de 2012 .
  84. ^ "BS em Astrofísica" . Universidade do Havaí em Manoa. Arquivado do original em 4 de abril de 2016 . Retirado em 14 de outubro de 2016 .
  85. ^ "NASA - Perguntas e Respostas sobre a Missão GLAST" . Nasa: Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi . NASA . 28 de agosto de 2008. Arquivado do original em 25 de abril de 2009 . Página visitada em 29 de abril de 2009 .
  86. ^ Veja igualmente Nasa - a ciência de Fermi arquivou o 3 de abril de 2010 na máquina de Wayback e NASA - os cientistas predizem descobertas principais para o GLAST arquivado em 2 de março de 2009 na máquina de Wayback .
  87. ^ "Matéria escura" . NASA . 28 de agosto de 2008. Arquivado do original em 13 de janeiro de 2012 . Página visitada em 30 de janeiro de 2012 .
  88. ^ Kerr 2009
  89. ^ Leggett, AJ (2006). "O que sabemos sobre o T c alto ?" (PDF) . Nature Physics . 2 (3): 134–136. Bibcode : 2006NatPh ... 2..134L . doi : 10.1038 / nphys254 . S2CID 122055331 . Arquivado do original (PDF) em 10 de junho de 2010.  
  90. ^ Wolf, SA; Chtchelkanova, AY; Treger, DM (2006). "Spintrônica - Uma retrospectiva e perspectiva" (PDF) . IBM Journal of Research and Development . 50 : 101–110. doi : 10.1147 / rd.501.0101 . S2CID 41178069 . Arquivado do original (PDF) em 24 de setembro de 2020.  
  91. ^ Gibney, E. (2015). "LHC 2.0: Uma nova visão do Universo" . Nature . 519 (7542): 142–143. Bibcode : 2015Natur.519..142G . doi : 10.1038 / 519142a . PMID 25762263 . 
  92. ^ Conselho de pesquisa nacional & comitê de tecnologia para forças navais futuras 1997 , p. 161
  93. ^ Kellert 1993 , p. 32
  94. ^ Eames, I .; Flor, JB (2011). “Novos desenvolvimentos na compreensão de processos interfaciais em escoamentos turbulentos” . Philosophical Transactions da Royal Society A . 369 (1937): 702–705. Bibcode : 2011RSPTA.369..702E . doi : 10.1098 / rsta.2010.0332 . PMID 21242127 . Richard Feynman disse que 'Turbulência é o problema não resolvido mais importante da física clássica' 
  95. ^ Conselho de Pesquisa Nacional (2007). “O que acontece longe do equilíbrio e por quê” . Física da matéria condensada e dos materiais: a ciência do mundo que nos cerca . pp. 91–110. doi : 10.17226 / 11967 . ISBN 978-0-309-10969-7. Arquivado do original em 4 de novembro de 2016.
    - Jaeger, Heinrich M .; Liu, Andrea J. (2010). "Far-From-Equilibrium Physics: An Overview". arXiv : 1009.4874 [ cond-mat.soft ].
  96. ^ Goldstein 1969

Fontes

links externos