1: Науковий метод і фізика
- Page ID
- 76004
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Цілі навчання
- Зрозумійте науковий метод.
- Визначте сферу застосування фізики.
- Зрозумійте різницю між теорією та моделлю.
- Майте відчуття того, як мислить фізик.
Цей підручник познайомить з теоріями класичної фізики, які були здебільшого встановлені та перевірені між сімнадцятим та дев'ятнадцятим століттями. Ми сприймемо це як враховуючи, що читачі цього підручника навряд чи будуть проводити експерименти, які кидають виклик тим усталеним теоріям. Основним завданням буде, з огляду на теорію, визначити модель, яка описує конкретну ситуацію, а потім перевірити цю модель. Цей вступний курс фізики, таким чином, орієнтований на мислення «робити фізику» як завдання правильного моделювання ситуації.
Прелюдія
Наукова теорія...
- повинен пояснити фізичний світ, і це може бути, а може бути експериментально перевірено.
- доводить, що наші моделі є правильними, і вони повинні бути перевірені експериментально.
- описує фізичний світ і повинен бути експериментально перевірений.
- повинні спростувати інші теорії, і можуть бути або не можуть бути експериментально перевірені.
- 1.1: Наука та науковий метод
- Наука - це процес опису навколишнього світу. Важливо відзначити, що описувати навколишній світ - це не те саме, що пояснювати навколишній світ. Науковий метод - це рецепт для придумування опису фізичного світу, який кожен може кинути виклик та вдосконалити шляхом проведення експериментів. Якщо придумати опис, яке може описати безліч спостережень, або результат безлічі різних експериментів.
- 1.2: Теорії, гіпотези та моделі
- Для цілей цього підручника (і науки в цілому) ми введемо відмінність у тому, що ми маємо на увазі під «теорією», «гіпотезою» та «моделлю». Ми розглянемо «теорію» як набір тверджень (або рівняння), який дає нам широкий опис, застосовний до декількох явищ і дозволяє нам робити перевірені прогнози.
- 1.3: Боротьба з інтуїцією
- Важливо пам'ятати про боротьбу з інтуїцією при застосуванні наукового методу. Деякі теорії, такі як квантова механіка, дуже суперечливі. Наприклад, в Quantum Mechanics об'єкт можна описати як знаходиться в двох місцях одночасно. У теорії особливої відносності двоє людей можуть не погодитися з тим, чи відбулися дві події одночасно. Ці конкретні прогнози з цих теорій не були визнані недійсними жодним експериментом.
- 1.4: Сфера фізики
- Фізика описує широкий спектр явищ у межах фізичних наук, починаючи від поведінки мікроскопічних частинок, що складають матерію, до еволюції всього Всесвіту. Ми часто розрізняємо «класичну» і «сучасну» фізику в залежності від того, коли теорії були розроблені, і ми можемо додатково розділити ці області фізики в залежності від масштабу або типу явищ, які вони описують.