Sissejuhatus füüsika põhiseadustesse

Aastate jooksul on üks asi, mille teadlased avastasid, on see, et loodus on üldiselt keerulisem, kui me talle seda tunnustame. Füüsikaseadusi peetakse põhilisteks, ehkki paljud neist viitavad idealiseeritud või teoreetilistele süsteemidele, mida on reaalses maailmas raske korrata.

Nagu teisedki teadusvaldkonnad, toetuvad või muudavad uued füüsikaseadused olemasolevaid seadusi ja teoreetilisi uuringuid. Albert Einsteini oma relatiivsusteooria, mille ta töötas välja 1900. aastate alguses, tugineb teooriatele, mille on esmakordselt välja töötanud rohkem kui 200 aastat varem Sir Isaac Newton.

Sir Isaac Newtoni oma murranguline töö füüsikas avaldati esmakordselt 1687. aastal tema raamatus "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted, "tuntud kui" Principia ". Selles tõi ta välja teooriad gravitatsiooni ja liikumise kohta. Tema füüsiline gravitatsiooniseadus väidab, et objekt meelitab teist objekti otseses proportsioonis nende kombineeritud massiga ja on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.

Newtoni omad kolm liikumisseadust, mis asub ka raamatus "Principia", reguleerib füüsiliste objektide liikumise muutumist. Need määratlevad põhisuhte kiirendus objekti ja väed tegutsedes selle järgi.

• Esimene reegel: Objekt püsib puhkeolekus või ühtlases liikumisseisundis, kui seda olekut ei muuda väline jõud.
• Teine reegel: Jõud on võrdne impulsi (mass korda kiiruse) muutusega aja jooksul. Teisisõnu on muutuse kiirus võrdeline rakendatava jõu suurusega.
• Kolmas reegel: Iga looduses toimuva jaoks on võrdne ja vastupidine reaktsioon.

Need kolm Newtoni välja toodud põhimõtet moodustavad klassikalise mehaanika aluse, mis kirjeldab, kuidas kehad füüsiliselt käituvad väliste jõudude mõjul.

Albert Einstein tutvustas oma kuulsat võrrandit E = mc² aastal 1905 avaldatud ajakirjas "Liikuvate kehade elektrodünaamika kohta". Töö tutvustas tema erirelatiivsusteooriat, mis põhineb kahel postulaadil:

• Relatiivsuse põhimõte: Füüsikaseadused on kõigi inertsiaalsete referentsraamide jaoks ühesugused.
• Valguse kiiruse püsivuse põhimõte: Valgus levib vaakumi kaudu kindla kiirusega, mis ei sõltu kiirgava keha liikumisseisundist.

Esimene põhimõte ütleb lihtsalt, et füüsikaseadused kehtivad kõigis olukordades võrdselt kõigile. Teine põhimõte on olulisem. Selles on sätestatud, et valguse kiirus vaakumis on pidev. Erinevalt kõigist teistest liikumisvormidest ei mõõdeta erinevates inertsiaalsetes referentsraamides vaatlejate jaoks seda erinevalt.

termodünaamika seadused on tegelikult mass-energia säilitamise seaduse spetsiifilised ilmingud, kuna see on seotud termodünaamiliste protsessidega. Põllu uurisid esmakordselt 1650. aastatel Otto von Guericke Saksamaal ning Robert Boyle ja Robert Hooke Suurbritannias. Kõik kolm teadlast kasutasid rõhu, temperatuuri ja ruumala põhimõtete uurimiseks vaakumpumpasid, mille von Guericke oli teerajaja.

• Termodünaamika nullseadus teeb mõiste temperatuur võimalik.
• Termodünaamika esimene seadus näitab sisemise energia, lisatud soojuse ja süsteemis töötamise suhet.
• Teine seadustermodünaamika on seotud soojuse loomuliku vooluga suletud süsteemis.
• Kolmas seadustermodünaamika väidab, et on võimatu luua a termodünaamiline protsess see on täiesti tõhus.

Kaks füüsikaseadust reguleerivad elektriliselt laetud osakeste ja nende loomise võime suhet elektrostaatiline jõud ja elektrostaatilised väljad.

• Coulombi seadus on nimetatud 1700ndatel aastatel töötanud prantsuse teadlase Charles-Augustin Coulombi järgi. Kahe punktlaengu vaheline jõud on otseselt võrdeline iga laengu suurusega ja pöördvõrdeline nende keskpunktide vahelise kauguse ruuduga. Kui objektidel on sama laeng, positiivne või negatiivne, tõrjuvad nad üksteist. Kui neil on vastupidiseid tasusid, meelitavad nad üksteist.
• Gaussi seadus on nimetatud 19. sajandi alguses töötanud saksa matemaatiku Carl Friedrich Gaussi järgi. Selle seaduse kohaselt on elektrivälja netovoog läbi suletud pinna võrdeline lisatud elektrilaenguga. Gauss esitas sarnased seadused, mis käsitlevad magnetismi ja elektromagnetilisust tervikuna.

Relatiivsusteooria ja kvantmehaanika, leidsid teadlased, et need seadused kehtivad endiselt, ehkki nende tõlgendamine nõuab teatavat täpsustamist, mille tulemuseks on sellised valdkonnad nagu kvantelektroonika ja kvantgravitatsioon.