Войти
Экспериментальная физика - это категория дисциплин и суб-дисциплин в области физики, которые связаны с наблюдением физических явлений и экспериментами. Методы варьируются от дисциплины к дисциплине, от простых экспериментов и наблюдений, таких как эксперимент Кавендиша, до более сложных, таких как Большой адронный коллайдер.
Экспериментальная физика объединяет все дисциплины физики, которые связаны со сбором данных, методами сбора данных и детальной концептуализацией (помимо простого мысленные эксперименты ) и проведение лабораторных экспериментов. Ее часто противопоставляют теоретической физике, которая больше занимается предсказанием и объяснением физического поведения природы, чем приобретением знаний о ней.
Хотя экспериментальная и теоретическая физика занимается различными аспектами природы, они обе преследуют одну и ту же цель понимания ее и имеют симбиотические отношения. Первый предоставляет данные о Вселенной, которые затем могут быть проанализированы, чтобы быть понятым, в то время как последний предоставляет объяснения данных и, таким образом, предлагает понимание того, как лучше получать данные и как проводить эксперименты. Теоретическая физика также может дать представление о том, какие данные необходимы, чтобы лучше понять Вселенную, и о том, какие эксперименты следует разработать, чтобы их получить.
Как отдельная область, экспериментальная физика была основана физиками в ранней современной Европе, во время так называемой научной революции. такие как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Иоганн Кеплер, Блез Паскаль и сэр Исаак Ньютон. В начале 17 века Галилей широко использовал эксперименты для проверки физических теорий, что является ключевой идеей современного научного метода. Галилей сформулировал и успешно проверил несколько результатов в динамике, в частности закон инерции, который впоследствии стал первым законом в законах движения Ньютона. В романе Галилея Две новые науки, диалог между персонажами Симпличио и Сальвиати обсуждает движение корабля (как движущуюся рамку) и то, как груз этого корабля безразличен к его движению. Гюйгенс использовал движение лодки вдоль голландского канала, чтобы проиллюстрировать раннюю форму сохранения импульса.
Считается, что экспериментальная физика достигла апогея с публикацией Philosophiae Naturalis Principia Mathematica в 1687 году сэром Исааком Ньютоном (1643–1727). В 1687 году Ньютон опубликовал «Начала», в которых подробно описаны два исчерпывающих и успешных физических закона: законы движения Ньютона, из которых возникают классическая механика ; и закон всемирного тяготения Ньютона, который описывает фундаментальную силу гравитации. Оба закона хорошо согласуются с экспериментом. Принципы также включали несколько теорий в гидродинамику.
С конца 17 века и далее термодинамика была разработана физиком и химиком Бойлем, Янгом, и много других. В 1733 г. Бернулли использовал статистические аргументы вместе с классической механикой для получения термодинамических результатов, положив начало области статистической механики. В 1798 году Томпсон продемонстрировал преобразование механической работы в тепло, а в 1847 году Джоуль сформулировал закон сохранения энергии, в том числе в виде тепла. как механическая энергия. Людвиг Больцман в девятнадцатом веке отвечал за современную форму статистической механики.
Помимо классической механики и термодинамики, еще одной большой областью экспериментальных исследований в физике была природа электричество. Наблюдения таких ученых, как Роберт Бойл, Стивен Грей и Бенджамин Франклин, в XVII и XVIII веках создали основу для более поздних работ. Эти наблюдения также установили наше базовое понимание электрического заряда и тока. К 1808 году Джон Дальтон обнаружил, что атомы разных элементов имеют разный вес, и предложил современную теорию атома.
. Ганс Кристиан Эрстед первым предложил эту связь между электричеством и магнетизмом после наблюдения отклонения стрелки компаса под действием электрического тока поблизости. К началу 1830-х годов Майкл Фарадей продемонстрировал, что магнитные поля и электричество могут генерировать друг друга. В 1864 году Джеймс Клерк Максвелл представил Королевскому обществу набор уравнений, описывающих эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Уравнения Максвелла также правильно предсказали, что свет является электромагнитной волной. Начиная с астрономии, принципы натурфилософии кристаллизовались в фундаментальные законы физики, которые были сформулированы и усовершенствованы в последующие столетия. К 19 веку наука разделилась на несколько областей со специализированными исследователями, а область физики, хотя и занимала приоритетное место с логической точки зрения, больше не могла претендовать на единоличное владение всей областью научных исследований.
Вид на детектор CMS, экспериментальная попытка LHC в ЦЕРН.Некоторые примеры выдающихся экспериментальных физиков проекты:
Экспериментальная физика использует два основных метода экспериментального исследования: контролируемые эксперименты и естественные эксперименты. Контролируемые эксперименты часто используются в лабораториях, поскольку лаборатории могут предложить контролируемую среду. Натурные эксперименты используются, например, в астрофизике при наблюдении небесных объектов, где управление действующими переменными невозможно.
Известные эксперименты включают:
Некоторые известные экспериментальные методы включают:
Среди известных физиков-экспериментаторов:
Список физических экспериментов см. На графиках ниже.
Физический портал 
СМИ, относящиеся к экспериментальной физике на Wikimedia Commons