Что изучает физика?

Природу нельзя застигнуть неряшливой и полураздетой, она всегда прекрасна. Эмерсон, американский философ XIX в.

Физика изучает мир, в котором мы живем, явления, в нем происходящие, открывает законы, которым подчиняются все эти явления, устанавливает их взаимосвязи.

 Возникновение физики. По словам французского писателя Жозефа Эрнеста Ренана (1823–1829), «каждый школьник знаком теперь с истинами, за которые Архимед отдал бы жизнь». За последние 400 лет человеческая цивилизация прошла путь познания, неимоверно больший, чем за всю свою предшествующую историю. За эти годы люди освоили географию и недра Земли, покорили океан. Человек создал устройства, позволившие ему летать и передвигаться по земле с огромной скоростью, общаться с жителями других континентов, не выходя из собственного жилища, и видеть происходящее в иных краях. Он освоил источники энергии, решил проблемы обеспечения пищи, научился предотвращать эпидемии самых страшных болезней. Эти достижения – плоды научного подхода к познанию природы. Научный дух зародился в Древней Греции. На смену мифам пришли философские представления о материи, пространстве и времени. Стало возможным от наблюдений перейти к размышлениям об устройстве мира, причинах и первоосновах происходящего на Земле.
Наиболее известен Клавдий Птолемей (рис.1).

Рис.1. Птолемей

Он построил модель Вселенной с Землей в центре и предложил законы движения всех небесных тел.

а)

б)

Рис.2. Траектория Луны
а) относительно Земли (геоцентрическая система отсчета)
б) относительно Солнца (гелиоцентрическая система отсчета)

  Геоцентрическая модель Птолемея (рис. 2,а) признавалась наукой более тысячи лет. Ее сменила гелиоцентрическая модель Коперника с Солнцем в центре (рис.2,б).
Все планеты, согласно этой модели, включая Землю, вращаются вокруг Солнца (см. Приложение 1). И лишь спустя много лет после смерти Коперника астрономы доказали его правоту. Первые физические эксперименты и теоретическое объяснение движения тел поставил и предложил итальянский ученый Галилео Галилей (рис.3), который и считается ученым, положившим начало физике, как науке.

Рис.3. Галилео Галилей

  Важнейшие физические открытия не только продвигали вперед науку: переворачивая мировоззрение
 людей, они не разменяли судьбы мира. 
Система Коперника и теория относительности сформировали облик современного человечества в не меньшей мере, чем войны и революции.

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ТЕЛА

Среди огромного разнообразия явлений физические явления в природе занимают особое место. К ним относятся:

• Механические явления (например, движения спутников , машин, самолетов, небесных тел, течение жидкостей, качание маятников);
• Электрические явления (например, электризация тел (рис.4), нагревание проводников с током, электрический ток);

Рис.4. Электризация трением

•   Магнитные явления (например, влияние магнитного поля Земли на стрелку компаса,
• влияние поля в приборах, действие магнитного поля для определения массы частиц – масс-спектрографов);
• Тепловые явления (таяние льда, тепловое расширение тел) (рис.5);

Рис.5. Кипение жидкости

• Атомные явления (распад ядер, процессы, происходящие внутри звезд, работа атомных реакторов;
• Оптические явления (отражение света от зеркал, излучение световых лучей от естественных и искусственных источников света, распространение света, отражение света от зеркал) – зеркальный телескоп;
• Акустические явления.

В природе существуют и другие явления – нефизические. Всем хорошо известны биологические явления (развитие растительного и животного мира), геологические (изменения в земной коре, землетрясения), химические (окисление металла, образование хлорофилла в листьях). Каждая из наук использует свои специальные слова – научные термины. Физик, говоря о движении тел (самолета, мяча, планеты), обычно не считается с тем, что именно движется, т.к. для изучения механического движения это несущественно во многих задачах. В этом случае говорят о физическом теле, подразумевая любой предмет. Следует сказать, что все объекты, в том числе тело, являются материей. Все то, что нас окружает материально.
 Материя – это все то, что существует во Вселенной, независимо от нашего сознания. Материя в нашем мире существует в виде вещества и поля. Любой материальный предмет (физическое тело) состоит из вещества, мы можем его потрогать, увидеть. Например, стекло – вещество, стеклянный стакан – физическое тело; вода – вещество, а капля воды – физическое тело. Но поле мы не можем ни увидеть, ни потрогать. Мы можем лишь констатировать последствия его действия на нас, будь то тепловое, химическое, магнитное, физиологическое, либо действие электрического поля. Можно зарегистрировать наличие поля прибором, и то не всегда. Есть, например, гравитационное поле, которое мы не ощущаем, но благодаря которому ходим по Земле и не улетаем с нее, хотя она и вращается со скоростью 30 км/с. Измерить его мы пока тоже не в состоянии.
А вот последствия воздействия электромагнитного поля человек может и ощутить, и измерить