Тема 1.1. Предмет фізики. Методи фізичного дослідження: дослід (експеримент), гіпотеза, теорія. Комп'ютери в сучасній фізиці.

Навколо нас постійно відбуваються різноманітні зміни. I ці зміни, називаються явищами природи. Всі науки, що вивчають явища природи, називаються природничими. Фізика належить до природничих наук, вона вивчає фізичні явища, до яких належать: механічні рухи, звукові теплові, електричні, магнітні, світлові явища тощо.

Предметом фізики є вивчення найпростіших і водночас найзагальніших форм руху матерії. При цьому під матерією розуміють об'єктивну реальність, що існує незалежно від людської свідомості та фіксується нею.

Матерія — філософська категорія для означения об'єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях її, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від них.

В даний час науці відомо два види існування матерії: речовини і поля.

До першого виду матерії - речовини, відносяться атоми, молекули і всі тіла, які складаються із них.

Другий вид матерії утворюють електромагнітні, гравітаційні і ядерні поля. Різні види матерії можуть перетворюватись один в одного. Так, наприклад, електрон і позитрон (речовина) можуть перетворюватись в фотони (тобто в електромагнітне поле). Можливий і обернений процес.

Матерія находиться в безперервному русі. Вона існує в просторі і в часі. Будь-яке явище здійснюється в певному місці і в певний час. Простір трьохмірний, а час незворотний і має тільки один вимір. Фізика вивчає властивості речовини і поля, їх взаємне перетворення і їх взаємозв'язок.

Із всіх форм руху фізика вивчає лише загальні форми руху матерії, механічний і тепловий рух, гравітаційні, електромагнітні і ядерні взаємодії.

Завдання фізики:

- вивчити явища природи і знайти закони, яким вони підлягають;

- встановити причинно-наслідковий зв'язок між відкритими явищами і тими, що були відкриті раніше;

- застосувати отримані знання для подального вивчення природи.

Методи фізичного дослідження

Фізика - наука експериментальна. Основним методом дослідження в фізиці, являється дослід, тобто спостереження досліджуваного явища в точно контрольованих умовах, при яких можна слідкувати за ходом явища і відтворювати його кожний раз при повторенні цих умов.

Для пояснення експериментальних даних використовуються гіпотези. Гіпотеза - це наукове припущейня, яке висувається для пояснення якого-небудь факту або явища і потребує перевірки та доведення для того, щоб стати науковою теорією або законом. Вірність гіпотези перевіряється постановкою відповідних дослідів. Успішно пройшовши таку перевірку і доведення , гіпотеза перетворюється в наукову теорію або закон. Фізична теорія являє собою систему основних ідей, узагальнюючих дослідні дані і відображаючих об'єктивні закономірності природи. Фізична теорія дає пояснення цілій області явищ природи з однієї точки зору.

Достовірність теорії в кінцевому результаті визначається узгодженістю її висновків з результатами досліду, практикою, яка таким чином, являється не тільки джерелом знань, але і критерієм їх істиності.

При вивченні любого фізичного явища в рівній мірі необхідні і експеримент і теорія.

Комп'ютери в сучасній фізиці

Електронно-обчислювальні машини стали застосовувати в фізиці на початку 50-х років. Роботи на електронно-обчислювальних машинах в фізиці називаються машинним або комп'ютерним моделюванням, оскільки спочатку створюється модель явища, а потім цю модель досліджують на ЕОМ. На відміну від звичайного фізичного експерименту, який супроводиться відомими і невідомими впливами, в машинному експерименті можна повністю контролювати вхідні дані. Друга перевага машинного експерименту полягає в тому, що це інтегральний метод дослідження. Звичайно, складне явище яке розкладають на частини (стадії, етапи), а потім їх аналізують, як наслідок, втрачає зв'язок між частинами, пропадає взаємодія, а результати вивчення окремих частин нерідко погано узгоджуються один з одним. Тоді-ж як машинний експеримент відіграє роль синтезатора, який дозволяє різносторонньо дослідити всі перестановки та сполучення вихідних фундаментальних подій, які закладені в модель процесу, вивчити їх взаємодю, не порушуючи зв'язкі.