科学研究における物理学の基礎

物理学のクラッシュコース

リッチヴィンテージ/ゲッティイメージズ

物理学は、自然界、特に物質とエネルギーの相互作用に関する体系的な研究です。これは、論理と理性を組み合わせた観察を正確に適用することで、現実を定量化しようとする学問です。

そのような規律を利用するには、まず、特定の基礎を理解する.物理学の基礎を学ぶことによってのみ、物理学の基礎を築き、この科学分野をより深く掘り下げることができます。物理学のキャリアを追求している場合でも、単にその発見に興味がある場合でも、学ぶことは確かに魅力的です。

物理学とは何ですか？

物理学を学ぶには、まず理解しなければならない 物理学が実際に意味するもの .物理学の領域に含まれるものとそうでないものを理解することは、研究分野に焦点を当て、有意義な物理の問題を作成できるようにするのに役立ちます。

物理学のすべての問題の背後には、理解しておきたい 4 つの非常に重要な用語があります。 仮説、モデル、理論、法則 .

物理学は実験的または理論的のいずれかです。の 実験物理学 、物理学者は仮説を証明するために科学的方法などの技術を使用して科学的問題に取り組みます。 理論物理学 多くの場合、物理学者は量子力学の理論などの科学法則の開発に焦点を当てているという点で、より概念的なものです。

これら 2 つの形式の物理学は互いに関連しており、他の形式の科学的研究に関連しています。多くの場合、実験物理学は理論物理学の仮説をテストします。物理学者自身ができる さまざまな分野に特化 、天文学と天体物理学から数理物理学とナノテクノロジーまで。物理学は、化学や生物学など、科学の他の分野でも役割を果たします。

物理学の基本法則

物理学の目標は、物理的現実の正確なモデルを開発することです。最良のシナリオは、これらのモデルがどのように機能するかを説明する一連の非常に基本的なルールを作成することです。これらの規則は、何年にもわたってうまく使用されてきた後、しばしば「法則」と呼ばれます。

物理学は複雑ですが、基本的に多くの要素に依存しています。 受け入れられた自然の法則 .いくつかは、科学における歴史的かつ画期的な発見です。これには、アイザック ニュートン卿の重力の法則と運動の 3 つの法則が含まれます。アルバート アインシュタインの相対性理論と熱力学の法則もこのカテゴリに分類されます。

現代の物理学は、次のようなことを研究するために、これらの記念碑的な真実を構築しています。 見えない宇宙を探る量子物理学 .同様に、 素粒子物理学 宇宙の最小の物質を理解しようとしています。これは、クォーク、ボソン、ハドロン、レプトンなどの奇妙な言葉が、今日の見出しを飾る科学対話に登場する分野です。

物理学で使用されるツール

物理学者が使用するツールは、物理的なものから抽象的なものまでさまざまです。それらには、天秤やレーザー ビーム エミッター、数学が含まれます。この幅広いツールとそれらを適用する方法を理解することは、物理学者が物理世界を研究する際にたどるプロセスを理解するために不可欠です。

物理的なツールには、強力な磁場を作り出すために使用される超伝導体やシンクロトロンなどがあります。これらは、大型ハドロン衝突型加速器のような研究や実際の開発に適用できます。 磁気浮上列車 .

数学は物理学の中心であり、科学のあらゆる分野で不可欠です。物理学を探求し始めると、有効数字を使用したり、メートル法の基礎を超えたりするなどの基礎が重要になります。数学と物理学も同様にはるかに深くなり、次のような概念 ベクトル数学 波の数学的性質は、多くの物理学者の仕事にとって重要です。

歴史上の有名な物理学者

物理学は真空には存在しません (一部の物理学は実際の真空で実践されていますが)。歴史の力は、歴史上の他の分野と同様に、物理学の発展を形作ってきました。多くの場合、現在の理解につながった歴史的視点を理解することは有益です。それには行き詰まった多くの間違ったパス途中。

また、過去の有名な物理学者の生活について学ぶことも有益で興味深いものです。 古代ギリシャ人 たとえば、哲学と自然法則の研究を組み合わせ、特に天文学への関心で知られています。

16世紀から17世紀にかけて、 ガリレオ・ガリレイ 自然の法則をさらに研究し、観察し、実験しました。彼は当時迫害されていましたが、今日では「科学の父」(アインシュタインによって造語された) と見なされており、現代の物理学、天文学、観測科学と同様です。

ガリレオはアイザック ニュートン卿、アルバート アインシュタイン、ニールス ボーア、リチャード P. ファインマン、 スティーブン・ホーキング .これらは、私たちの世界がどのように機能するかについての理解を形作った物理学の歴史の名前のほんの一部です.受け入れられている理論に挑戦し、宇宙を見る新しい方法を考案する彼らの能力は、科学的なブレークスルーを達成し続ける物理学者に影響を与えてきました.