Мы живем в мире, полном чудес, но со временем привыкаем к ним. Свет включается по нажатию кнопки, вода закипает на плите, телефоны связывают нас с людьми за тысячи километров. Всё это кажется обыденным, но за каждой мелочью стоит сложная и красивая наука — физика.
Физика — это не только про формулы и лабораторные установки. Это про жизнь. Про вас, про меня и про всё, что нас окружает.
Физика — это фундаментальная наука, изучающая природу материи, энергии и взаимодействий. Она отвечает на такие вопросы, как:
Ответы на эти вопросы стали основой для создания электричества, компьютеров, GPS, интернета и даже МРТ в медицине.
Ты можешь не замечать этого, но физика действует в каждой секунде твоей жизни:
Экран телефона светится благодаря физике полупроводников. Сенсор реагирует на прикосновения, используя электрическое поле. Внутри работает процессор, созданный по законам квантовой физики. Даже передача данных через Wi-Fi — это электромагнитные волны, изученные ещё Максвеллом в XIX веке.
Ты открываешь кран — вода течёт. Как? За счёт давления в водопроводе. Греется она благодаря передаче тепла — это термодинамика. Пар поднимается — конвекция. Всё — физика.
Когда ты ставишь сковороду на плиту, тепло от конфорки переходит к металлу, затем к пище. Это — теплопроводность. Когда масло "шипит", ты наблюдаешь фазовый переход: жидкость превращается в газ, пузырьки пара всплывают вверх.
Механика — это раздел физики, изучающий движение тел и силы, вызывающие это движение.
Ты катаешься на велосипеде — это механика. Ты прыгаешь — снова механика. Автомобили, поезда, лифты, мосты — всё строится на законах Ньютона.
Три закона Ньютона, кстати, известны каждому:
Кажется просто, но на этом построены ракеты и спутники.
Энергия — это способность совершать работу. Существует множество форм энергии:
Закон сохранения энергии говорит нам: энергия не исчезает и не появляется из ниоткуда — она просто переходит из одной формы в другую.
Когда ты ешь — ты получаешь химическую энергию, которая превращается в движение мышц. Когда едешь в лифте — электрическая энергия становится механической. Всё в этом мире подчиняется этому закону.
Один из самых любопытных разделов физики — термодинамика. Он изучает теплоту, температуру и превращения энергии.
Интересно, что один из главных законов термодинамики говорит: невозможно создать вечный двигатель, потому что при каждом процессе часть энергии уходит в "никуда" — в виде бесполезного тепла.
Представь мир без электричества. Ни света, ни компьютеров, ни связи. А ведь всё это началось с простого эксперимента: трением янтаря о шерсть древние греки заметили притяжение мелких предметов.
Сегодня физика электричества и магнетизма изучает:
Сейчас даже свет с точки зрения физики — это электромагнитная волна, которая одновременно является частицей и волной. Так работает лазер, солнечные панели, Wi-Fi и микроволновка.
Физика — это и про самое большое: вселенную.
Все эти вопросы — область астрофизики. Сегодня мы наблюдаем звезды, которые находятся в миллиардах световых лет от нас, и можем измерить температуру звезды по её свету. Это не магия — это физика.
На уровне атомов всё ведёт себя совершенно иначе, чем в макромире. Частицы могут быть в нескольких местах сразу, пролетать сквозь барьеры, "запутываться" между собой и моментально влиять друг на друга. Эти странности легли в основу квантовой физики.
Альберт Эйнштейн показал, что время и пространство зависят от скорости и гравитации. Время действительно идёт медленнее для движущихся объектов — и это доказано! GPS-система учитывает это, чтобы не ошибаться.