fizika [latinsko physica, grško physis, ‘narava’], veda o zgradbi in vedenju nežive narave, snovi, ki jo sestavljajo, in procesov med razl. stanji. Delimo jo na več vej: mehaniko, akustiko, nauk o toploti (termodinamiko), optiko, nauk o elektriki, magnetizem, fiziko trdne snovi, atomsko fiziko, fiziko osnovnih delcev, jedrsko fiziko idr. Čeprav je ta široka razdelitev fizike še vedno v rabi, je zaradi združevanja in medsebojnega prekrivanja posameznih vej močno izgubila svoj pomen. Npr. akustiko in nauk o toploti lahko vključimo v mehansko teorijo toplote; optika, nauk o elektriki in magnetizem so vsebovani v klasični elektrodinamiki (vezni člen med mehaniko in elektrodinamiko je npr. temperaturno sevanje). Klasična fizika, ki jo zdaj imenujemo makrofizika, se načelno razlikuje od mikrofizike, ki je v zadnjem stoletju v ospredju znanstvenih raziskav. Ta se ukvarja z majhnimi osnovnimi delci, ki jih ni mogoče dokazovati in meriti neposredno, in sistemi, ki so sestavljeni iz njih (atomi, molekule itd.). Pri tem uporablja metode kvantne mehanike. Astrofiziki (kozmologija in kozmogonija) odkrivajo povezavo med fiziko osnovnih delcev, termodinamiko in mehaniko.
Metode dela Nekatere pojave lahko opišemo z natančno definiranimi fizikalnimi količinami, kot so npr. dolžina, čas, masa, hitrost, ki jim lahko pripišemo merljive številske vrednosti. Za opis zapletenih procesov si fiziki pomagajo s poenostavljenimi modeli (npr. model idealnega plina). Opis vzročnosti (kavzalnost) in splošne zakonitosti (naravni zakoni) uspe v najpreprostejših primerih že na osnovi opazovanja narave (npr. zapis Keplerjevih zakonov iz opazovanj gibanja planetov), v splošnem pa so za to potrebni natančno pripravljeni in načrtovani eksperimenti. Ker so naravni procesi navadno odvisni od številnih zunanjih vplivov, si eksperimentalni fiziki med merjenji prizadevajo ustvariti in vzdrževati pogoje, v katerih merjeni proces poteka čim bolj nemoteno od okolice. Poskus začne z nekim privzetkom, delovno hipotezo, ki jo navadno postavijo teoretični fiziki. Če se rezultati poskusa v danih okoliščinah ne ujemajo z napovedmi, privzetek zavržejo, sicer pa iz njega izdelajo teorijo. Pri vseh meritvah je zelo pomembna tudi ocena vseh merskih napak, ki določajo območje veljavnosti teorije. Teoretični in eksperimentalni fiziki so zelo odvisni drug od drugega: prvi opravljajo miselne poskuse in analizirajo merske rezultate, drugi pa zamisli teoretikov preverjajo v praksi.
Zgodovinski razvoj Prvi nastavki racionalnega pojasnjevanja naravnih pojavov, ki so jih dotlej razlagali predvsem na mitoloških in religioznih osnovah, izvirajo iz jonske Grčije. Začetnik novega pristopa je bil Tales iz Mileta ok. 580 pr. n. š. On in njegovi nasledniki, Anaksimander, Anaksimen in Anaksagora, so uvedli predstavo o prasnovi, tj. osnovni sestavini sveta. Empedokles je zbral domneve svojih predhodnikov in verjel, da svet sestavljajo štirje osnovni elementi: voda, zrak, zemlja in ogenj. Levkip je prvi razmišljal o nedeljivih delcih in o načelu vzročnosti, ki pravi, da ima vsak učinek svoj vzrok. Njegov učenec Demokrit je ok. 500 pr. n. š. vpeljal pojem nedeljivega delca, ‘atoma’. Aristotel je uvedel pojem ‘fizika’, ki je pri njem obsegal vse naravoslovne znanosti (naravoslovje). Njegov nauk o gibanju velja za eno prvih sistematičnih raziskav naravnih pojavov in je imel velik vpliv vse do 17. st. Evklid iz Aleksandrije je ok. 300 pr. n. š. strnil vse matematično znanje tiste dobe; obravnaval je predvsem optiko in mehaniko. Arhimed je ok. 250 pr. n. š. raziskoval mehaniko (vzvod in zakon težišča) in hidrostatiko (vzgon plavajočih teles). Do pomembnih spoznanj sta prišla tudi Heron iz Aleksandrije in Ptolemaj Klavdij. Približno od 9. st. n. š. so fizikalno znanje starega veka zelo obogatila spoznanja Arabcev (npr. v optiki), ki so na razl. načine prešla v krščanske dežele. Odločilen obrat je pomenil nastanek Kopernikove heliocentrične podobe sveta. K. Kolumb in G. Mercator sta prispevala k spoznavanju zemeljskega magnetizma. Klasična fizika v današnjem pomenu se je začela v začetku 17. st., ko so poskuse in raziskave začeli načrtovati, nato pa rezultate matematično opisali in posplošili. J. Kepler se je oddaljil od dotedanje predstave, po kateri nebesna telesa krožijo okrog Sonca, in je zapisal zakone o gibanju planetov. G. Galilei je opisal dinamiko pada in meta, ki jo je naprej razvijal Ch. Huygens, I. Newton pa (ok. 1700) zaokrožil. Začetniki vakuumske tehnike so bili E. Torricelli, B. Pascal in O. von Guericke, optiko pa so preučevali Kepler, R. Descartes in W. Snellius. R. Hooke je utemeljil klasični nauk o elastičnosti. J. Jungius, P. Gassendi in R. Boyle veljajo za začetnike atomistike. Huygens je na osnovi poskusov verjel, da je svetloba valovanje. Njegova valovna teorija svetlobe je bila v nasprotju z Newtonovo korpuskularno teorijo, ki je svetlobo opisovala kot tok hitrih delcev. V 18. in 19. st. so J. Bernoulli, L. Euler, J. d'Alembert, J.-L. de Lagrange, G. G. de Coriolis, W. R. Hamilton, C. G. J. Jacobi, H. L. F. von Helmholtz uspeli matematično formulirati zakone mehanike. Kot popolnoma nova veja je nastal nauk o toploti. Nauk o elektriki, ki je bil dotlej omejen na kvantitativna spoznanja iz elektrostatike, je ok. 1800 skokovito napredoval s temeljnimi odkritji. L. Galvani in A. Volta sta odkrila galvanski člen, H. Ch. Oersted in A. M. Ampère elektromagnetizem, M. Faraday je zapisal indukcijske zakone in G. S. Ohm zakon o električnem uporu. V drugi polovici 19. st. so J. R. von Mayer, J. P. Joule, Helmholtz, W. Thomson formulirali zelo pomemben energijski zakon, R. J. E. Clausius pa je uvedel pojem entropije. J. von Fraunhofer, A. J. Ångström, G. R. Kirchhoff in R. W. Bunsen so opravili prve spektroskopske raziskave. V kinetični teoriji plinov sta prvikrat našli uporabo teorija verjetnosti in statistika. J. C. Maxwell je postavil teorijo, po kateri je svetloba elektromagnetno valovanje; svetlobno hitrost so izmerili O. Römer, Maxwell, A. H. L. Fizeau in J. B. L. Foucault. Električne pojave v plinih sta raziskovala Ph. Lenard in J. J. Thomson. Raziskave zakonov sevanja črnega telesa, ki so jih opravili Kirchhoff, L. E. Boltzmann, J. Stefan, W. Wien in M. Planck, so močno prispevale k poznavanju zgradbe snovi in so ok. 1900 privedle do nastanka kvantne teorije (Planck). W. C. Röntgen je odkril po njem imenovano sevanje. A. H. Becquerel, P. in M. Curie in E. Rutherford so odkrili ter raziskovali radioaktivna sevanja. V začetku 20. st. se je fizika razcepila v klasično makrofiziko in na mikrofiziko, ki so jo gradili na popolnoma novih temeljih. Odkrivanje zgradbe atomov je potekalo prek Bohrovega modela atoma do kvantne mehanike (L.-V. de Broglie, W. Heisenberg, M. Born, P. Jordan, E. Schrödinger in P. A. M. Dirac). A. Einstein je s svojo relativnostno teorijo razkril zvezo med prostorom in časom in formuliral zakon o ekvivalenci med maso in energijo. Jedrska fizika, za katero so bili potrebni vedno večji eksperimenti, je pripeljala do odkritja sestavnih delov jedra in nekaterih osnovnih delcev. Cepitev jedra (O. Hahn, F. Strassmann) je omogočila sprostitev velike energije in njeno uporabo v jedrskih reaktorjih (E. Fermi, J. R. Oppenheimer, E. Teller). Žal so izsledke fizikov uporabili tudi za jedrsko orožje, v uničevalne namene. V kozmologiji so Einstein, W. de Sitter, C. F. von Weizsäcker prišli do pomembnih odkritij. V nasprotju s klasično fiziko, katere zakoni veljajo v absolutnem prostoru in času, ki si ju je mogoče nazorno predstavljati, je prišla sodobna fizika do popolnoma novih, abstraktnih spoznanj, izhajajočih iz kvantne mehanike. Lastnosti narave opisuje ob upoštevanju Heisenbergovega načela nedoločenosti. Pokazalo je, da so fizikalni procesi (npr. tok kapljevin in plinov, gibanje planetov), ki so jih imeli dotlej za strogo determinirane in določljive, v resnici kaotični (kaos). To pomeni, da začetni pogoji niti načelno ne morejo biti tako natančno določeni, da bi lahko vnaprej poljubno daleč napovedali časovni razvoj sistema.
Dostopnost