Da sich Formen der Wissenschaft historisch aus der Philosophie, Physik entwickelt haben (von Griechisch:  physis "Natur") ist ursprünglich natürliche Philosophie, ein Begriff genannt geworden, der ein mit "der Tätigkeit der Natur betroffenes Studienfach" beschreibt.

Frühe Geschichte

Elemente dessen, was Physik geworden ist, wurden in erster Linie von den Feldern der Astronomie, Optik und Mechanik gezogen, die durch die Studie der Geometrie methodologisch vereinigt wurden. Diese mathematischen Disziplinen haben in der Altertümlichkeit mit den Babyloniern und mit hellenistischen Schriftstellern wie Archimedes und Ptolemy begonnen. Inzwischen hat sich Philosophie, einschließlich, was "Physik" genannt wurde, erklärend (aber nicht beschreibend) Schemas konzentriert, die größtenteils um die Aristotelische Idee von den vier Typen von "Ursachen" entwickelt sind.

Die Bewegung zu einem vernünftigen Verstehen der Natur hat mindestens seit der Archaischen Periode in Griechenland (650 BCE - 480 BCE) mit den Vorsokratischen Philosophen begonnen. Der Philosoph Thales (7. und 6 Jahrhunderte BCE), synchronisiert "der Vater der Wissenschaft", um sich zu weigern, verschiedene übernatürliche, religiöse oder mythologische Erklärungen für natürliche Phänomene zu akzeptieren, hat öffentlich verkündigt, dass jedes Ereignis eine natürliche Ursache hatte. Leucippus (die erste Hälfte des 5. Jahrhunderts BCE), hat die Theorie des Atomismus - die Idee entwickelt, dass alles völlig verschiedener unvergänglicher, unteilbarer Elemente genannt Atome zusammengesetzt wird. Das wurde im großen Detail von Democritus sorgfältig ausgearbeitet.

Aristoteles (Aristotélēs) (384 BCE - 322 BCE), ein Student von Plato, hat das Konzept gefördert, dass die Beobachtung von physischen Phänomenen zur Entdeckung der natürlichen Gesetze schließlich führen konnte, sie regelnd. Er hat die erste Arbeit geschrieben, die diese Linie der Studie als "Physik" (Aristoteles Physik) kennzeichnet. Während der klassischen Periode in Griechenland (6., 5. und 4. Jahrhunderte BCE) und in hellenistischen Zeiten hat sich natürliche Philosophie langsam in ein aufregendes und streitsüchtiges Studienfach entwickelt.

Früh im Klassischen Griechenland, dass die Erde ein Bereich ("herum") ist, war durch alle und ungefähr 240 BCE allgemein bekannt, Eratosthenes (276 BCE - 194 BCE) hat genau seinen Kreisumfang geschätzt. Im Gegensatz zu Aristoteles geozentrischen Ansichten, Aristarchus von Samos (310 BCE - ca. 230 BCE) hat ein ausführliches Argument für ein heliocentric Modell des Sonnensystems präsentiert, die Sonne, nicht die Erde am Zentrum legend. Seleucus von Seleucia, ein Anhänger der heliocentric Theorie von Aristarchus, hat festgestellt, dass die Erde um seine eigene Achse rotiert hat, die der Reihe nach um die Sonne gekreist hat. Obwohl die Argumente, die er verwendet hat, verloren wurden, hat Plutarch festgestellt, dass Seleucus erst war, um das heliocentric System durch das Denken zu beweisen.

Im 3. Jahrhundert BCE, der griechische Mathematiker Archimedes hat die Fundamente der Hydrostatik, Statik und der Erklärung des Grundsatzes des Hebels gelegt. In seiner Arbeit An Schwimmkörpern, ungefähr 250 BCE, entwickelt Archimedes das Gesetz der Ausgelassenheit, auch bekannt als den Grundsatz von Archimedes. Der Astronom Ptolemy hat Almagest, einem umfassenden astronomischen Text geschrieben, der die Basis der viel späteren Wissenschaft gebildet hat.

Viele der angesammelten Kenntnisse der alten Welt wurden verloren. Sogar der Arbeiten der besser bekannten Denker haben wenige Bruchstücke überlebt. Obwohl er mindestens vierzehn Bücher, fast nichts der direkten überlebten Arbeit von Hipparchus geschrieben hat. Der 150 angeblichen Aristotelischen Arbeiten bestehen nur 30, und einige von denjenigen sind "ein wenig mehr als Vortrag-Zeichen". Die islamischen Abbasid Kalifen haben viele klassische Arbeiten der Altertümlichkeit gesammelt und haben sie ins Arabisch übersetzen lassen. Islamische Philosophen wie Al-Kindi (Alkindus), Al-Farabi (Alpharabius), Avicenna (Ibn Sina) und Averroes (Ibn Rushd) haben griechischen Gedanken im Zusammenhang ihrer Religion wiederinterpretiert. Wichtige Beiträge wurden von Ibn al-Haytham und Abū Rayhān Bīrūnī vor dem schließlichen Sterben nach Westeuropa geleistet, wo sie von Gelehrten wie Roger Bacon und Witelo studiert wurden.

Das Bewusstsein von alten Arbeiten ist in den Westen durch Übersetzungen von Arabisch bis Latein wiedereingegangen. Ihre Wiedereinführung, die mit Judeo-islamischen theologischen Kommentaren verbunden ist, hatte einen großen Einfluss auf Mittelalterliche Philosophen wie Thomas Aquinas. Scholastische europäische Gelehrte, die sich bemüht haben, die Philosophie der alten klassischen Philosophen mit der christlichen Theologie beizulegen, haben Aristoteles der größte Denker der alten Welt öffentlich verkündigt. In Fällen, wo sie der Bibel nicht direkt widersprochen haben, ist Aristotelische Physik das Fundament für die physischen Erklärungen der europäischen Kirchen geworden.

Gestützt auf der Aristotelischen Physik hat Scholastische Physik Dinge als das Bewegen gemäß ihrer wesentlichen Natur beschrieben. Himmlische Gegenstände wurden als das Bewegen in Kreisen beschrieben, weil vollkommene kreisförmige Bewegung als ein angeborenes Eigentum von Gegenständen betrachtet wurde, die im unverdorbenen Bereich der himmlischen Bereiche bestanden haben. Die Theorie des Impulses, des Vorfahren zu den Konzepten der Trägheit und des Schwungs, wurde entlang ähnlichen Linien von mittelalterlichen Philosophen wie John Philoponus und Jean Buridan entwickelt. Bewegungen unter dem Mondbereich wurden als Imperfekt gesehen, und konnten so nicht erwartet werden, konsequente Bewegung auszustellen. Die mehr idealisierte Bewegung im "sublunary" Bereich konnte nur durch den Kunstgriff, und vor dem 17. Jahrhundert erreicht werden, viele haben künstliche Experimente als ein gültiges Mittel des Lernens von der natürlichen Welt nicht angesehen. Physische Erklärungen im sublunary Bereich haben um Tendenzen gekreist. Steine haben die Element-Erde enthalten, und derbe Gegenstände haben dazu geneigt, sich in einer Gerade zum Zentrum der Erde (und das Weltall in der Aristotelischen geozentrischen Ansicht), wenn sonst nicht gehindert, zu bewegen, so zu tun.

Wichtige physische und mathematische Traditionen haben auch in alten chinesischen und Indianerwissenschaften bestanden. In der Indianerphilosophie hat Kanada der Schule von Vaisheshika die Theorie des Atomismus während des 1. Millenniums BCE vorgeschlagen, und es wurde weiter auf vom Buddhisten atomists Dharmakirti und Dignāga während des 1. Millenniums CE sorgfältig ausgearbeitet. In der Indianerastronomie hat der Aryabhatiya von Aryabhata (499 CE) die Folge der Erde vorgeschlagen, während Nilakantha Somayaji (1444-1544) der Schule von Kerala der Astronomie und Mathematik ein semi-heliocentric Modell vorgeschlagen hat, das dem System von Tychonic ähnelt. In der chinesischen Philosophie, Mozi (c. 470-390 BCE) hat ein der Trägheit ähnliches Konzept vorgeschlagen, während in der Optik Shen Kuo (1031-1095 CE) unabhängig eine Kamera obscura entwickelt hat. Die Studie des Magnetismus in China geht auf das 4. Jahrhundert BCE (im Buch des Teufel-Talmasters) zurück, schließlich zur Erfindung des Kompasses führend.

Galileo Galilei und der Anstieg der Physico-Mathematik

Im 17. Jahrhundert haben natürliche Philosophen begonnen, einen anhaltenden Angriff auf dem Scholastischen philosophischen Programm zu organisieren und haben angenommen, dass mathematische beschreibende Schemas, die von solchen Feldern wie Mechanik und Astronomie angenommen sind, wirklich allgemein gültige Charakterisierungen der Bewegung nachgeben konnten. Der toskanische Mathematiker Galileo Galilei war die Hauptzahl in der Verschiebung zu dieser Perspektive. Als ein Mathematiker wurde die Rolle von Galileo in der Universitätskultur seines Zeitalters den drei Hauptthemen der Studie untergeordnet: Gesetz, Medizin und Theologie (der mit der Philosophie nah verbunden wurde). Galileo hat jedoch gefunden, dass der beschreibende Inhalt der technischen Disziplinen philosophisches Interesse besonders bevollmächtigt hat, weil mathematische Analyse von astronomischen Beobachtungen — namentlich die radikale Analyse, die vom Astronomen Nicolaus Copernicus bezüglich der Verhältnisbewegungen der Sonne, der Erde, des Monds und der Planeten angeboten ist — angezeigt hat, dass, wie man zeigen konnte, die Behauptungen von Philosophen über die Natur des Weltalls irrtümlicherweise waren. Galileo hat auch mechanische Experimente durchgeführt und hat darauf bestanden, dass Bewegung selbst — unabhängig davon, ob diese Bewegung natürlich oder künstlich war — allgemein konsequente Eigenschaften hatte, die mathematisch beschrieben werden konnten.

Galileo ist den "Vater der modernen Beobachtungsastronomie", der "Vater der modernen Physik", der "Vater der Wissenschaft", und "der Vater der Modernen Wissenschaft" genannt worden. Stephen Hawking sagt, "Galileo, vielleicht mehr als jede andere einzelne Person, war für die Geburt der modernen Wissenschaft verantwortlich."

Galileo hat seinen 1609 teleskopische Entdeckung der Monde Jupiters, wie veröffentlicht, in seinem Sidereus Nuncius 1610 verwendet, um eine Position im Gericht von Medici mit dem Doppeltitel des Mathematikers und Philosophen zu beschaffen. Als ein Gerichtsphilosoph, wie man erwartete, hat er sich mit Debatten mit Philosophen in der Aristotelischen Tradition beschäftigt, und hat ein großes Publikum für seine eigenen Veröffentlichungen, wie Der Prüfer und die Gespräche und die Mathematischen Demonstrationen Bezüglich Zwei Neuer Wissenschaften empfangen, der auswärts veröffentlicht wurde, nachdem er unter dem Hausarrest für seine Veröffentlichung des Dialogs Bezüglich der Zwei Hauptweltsysteme 1632 gelegt wurde.

Das Interesse von Galileo am mechanischen Experimentieren und der mathematischen Beschreibung in der Bewegung hat eine neue natürliche philosophische Tradition gegründet hat sich auf Experimentieren konzentriert. Diese Tradition, sich mit der nichtmathematischen Betonung auf der Sammlung "experimenteller Geschichten" durch philosophische Reformierte wie William Gilbert und Francis Bacon verbindend, hat einen bedeutenden folgenden gezogen, in den Jahren bis zu und im Anschluss an den Tod von Galileo, einschließlich Evangelista Torricellis und der Teilnehmer im Accademia del Cimento in Italien führend; Marin Mersenne und Blaise Pascal in Frankreich; Christiaan Huygens in den Niederlanden; und Robert Hooke und Robert Boyle in England.

Die Kartesianische Philosophie der Bewegung

Der französische Philosoph René Descartes war dazu mit guten Beziehungen, und innerhalb, die experimentellen Philosophie-Netze einflussreich. Descartes hatte eine ehrgeizigere Tagesordnung jedoch, der zum Ersetzen der Scholastischen philosophischen Tradition zusammen eingestellt wurde. Die durch die Sinne interpretierte Wirklichkeit infrage stellend, hat sich Descartes bemüht, philosophische erklärende Schemas wieder herzustellen, indem er alle wahrgenommenen Phänomene darauf reduziert hat, zuzuschreibend der Bewegung eines unsichtbaren Meeres von "Körperchen" zu sein. (Namentlich hat er Mensch-Gedanken und Gott aus seinem Schema vorbestellt, diese haltend, vom physischen Weltall getrennt zu sein). Im Vorschlagen dieses philosophischen Fachwerks hat Descartes angenommen, dass verschiedene Arten der Bewegung, wie dieser von Planeten gegen diesen von Landgegenständen, nicht im Wesentlichen verschieden waren, aber bloß verschiedene Manifestationen einer endlosen Kette von Korpuskularbewegungen waren, universalen Grundsätzen folgend. Besonders einflussreich waren seine Erklärung für kreisförmige astronomische Bewegungen in Bezug auf die Wirbelwind-Bewegung von Körperchen im Raum (Descartes diskutiert, gemäß dem Glauben, wenn nicht den Methoden, der Scholastiker, dass ein Vakuum nicht bestehen konnte), und seine Erklärung des Ernstes in Bezug auf Körperchen, Gegenstände nach unten stoßend.

Descartes, wie Galileo, war von der Wichtigkeit von der mathematischen Erklärung überzeugt, und er und seine Anhänger waren Schlüsselfiguren in der Entwicklung der Mathematik und Geometrie im 17. Jahrhundert. Kartesianische mathematische Beschreibungen der Bewegung haben gemeint, dass alle mathematischen Formulierungen in Bezug auf die direkte physische Handlung, eine Position gerechtfertigt sein mussten, die von Huygens und dem deutschen Philosophen Gottfried Leibniz gehalten ist, der, während er in der Kartesianischen Tradition gefolgt ist, seine eigene philosophische Alternative zur Scholastik entwickelt hat, die er in seiner 1714-Arbeit, Dem Monadology entworfen hat.

Newtonische Bewegung gegen die Kartesianische Bewegung

In den späten 17. und frühen 18. Jahrhunderten wurde die Kartesianische mechanische Tradition durch eine andere philosophische Tradition herausgefordert, die vom Universitätsphysiker von Cambridge und Mathematiker Isaac Newton gegründet ist. Wo Descartes gemeint hat, dass alle Bewegungen in Bezug auf die unmittelbare durch Körperchen ausgeübte Kraft erklärt werden sollten, hat Newton beschlossen, universale Bewegung bezüglich einer Reihe grundsätzlicher mathematischer Grundsätze zu beschreiben: Seine drei Gesetze der Bewegung und das Gesetz der Schwerkraft, die er in seiner 1687-Arbeit Mathematische Grundsätze der Natürlichen Philosophie eingeführt hat. Mit diesen Grundsätzen hat Newton die Idee entfernt, dass Gegenstände Pfaden gefolgt sind, die durch natürliche Gestalten (wie die Idee von Kepler dass Planeten bestimmt sind, bewegt natürlich in Ellipsen), und stattdessen demonstriert hat, dass nicht nur regelmäßig beobachtete Pfade, aber alle zukünftigen Bewegungen jedes Körpers mathematisch gestützt auf Kenntnissen ihrer vorhandenen Bewegung, ihrer Masse und der Kräfte abgeleitet werden konnten, die nach ihnen handeln. Jedoch haben sich beobachtete himmlische Bewegungen einer Newtonischen Behandlung nicht genau angepasst, und Newton, der sich auch tief für die Theologie interessiert hat, hat sich vorgestellt, dass Gott dazwischengelegen hat, um die fortlaufende Stabilität des Sonnensystems zu sichern.

Die Grundsätze von Newton (aber nicht seine mathematischen Behandlungen) haben sich umstritten mit Kontinentalphilosophen erwiesen, die seinen Mangel an der metaphysischen Erklärung für die Bewegung und Schwerkraft philosophisch unannehmbar gefunden haben. 1700 beginnend, hat sich ein bitterer Bruch zwischen den Kontinentalen und britischen philosophischen Traditionen geöffnet, die durch erhitzte, andauernde und bösartig persönliche Streite zwischen den Anhängern von Newton und Leibniz bezüglich des Vorrangs vor den analytischen Techniken der unendlich kleinen Rechnung geschürt wurden, die jeder unabhängig entwickelt hatte. Am Anfang haben die Traditionen von Cartesian und Leibnizian den Kontinent bewegt (zur Überlegenheit der Rechnungsnotation von Leibnizian überall außer Großbritannien führend). Newton selbst ist privat gestört am Mangel an einem philosophischen Verstehen der Schwerkraft geblieben, während er in seinen Schriften darauf bestanden hat, dass niemand notwendig war, um seine Wirklichkeit abzuleiten. Als das 18. Jahrhundert fortgeschritten ist, haben natürliche Kontinentalphilosophen zunehmend die Bereitwilligkeit von Newtonians akzeptiert, auf ontologische metaphysische Erklärungen für mathematisch beschriebene Bewegungen zu verzichten.

Vernünftige Mechanik im 18. Jahrhundert

Die mathematischen analytischen Traditionen, die von Newton und Leibniz gegründet sind, sind während des 18. Jahrhunderts gediehen, weil mehr Mathematiker Rechnung erfahren haben und seine anfängliche Formulierung ausführlich behandelt haben. Die Anwendung der mathematischen Analyse zu Problemen der Bewegung war als vernünftige Mechanik oder Mischmathematik bekannt (und wurde später klassische Mechanik genannt). Diese Arbeit hat in erster Linie um die himmlische Mechanik gekreist, obwohl andere Anwendungen auch wie die Behandlung des schweizerischen Mathematikers Daniel Bernoulli der flüssigen Dynamik entwickelt wurden, die er in seiner 1738-Arbeit Hydrodynamica eingeführt hat.

Vernünftige Mechanik hat sich in erster Linie mit der Entwicklung von wohl durchdachten mathematischen Behandlungen von beobachteten Bewegungen mit Newtonischen Grundsätzen als eine Basis befasst, und hat Besserung der Lenkbarkeit von komplizierten Berechnungen und dem Entwickeln der legitimen Mittel der analytischen Annäherung betont. Ein vertretendes zeitgenössisches Lehrbuch wurde von Johann Baptiste Horvath veröffentlicht. Am Ende des Jahrhunderts waren analytische Behandlungen streng genug, um die Stabilität des Sonnensystems allein auf der Grundlage von Newtonschen Gesetzen ohne Berücksichtigung des Gotteseingreifens nachzuprüfen —, gerade als deterministische Behandlungen von Systemen so einfach wie das drei Körperproblem in der Schwerkraft unnachgiebig geblieben sind.

Britische Arbeit, die von Mathematikern wie Brook Taylor und Colin Maclaurin fortgesetzt ist, ist hinter Kontinentalentwicklungen zurückgeblieben, als das Jahrhundert fortgeschritten ist. Inzwischen ist Arbeit an wissenschaftlichen Akademien auf dem Kontinent gediehen, der von solchen Mathematikern wie Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Joseph-Louis Lagrange, Pierre-Simon Laplace und Adrien-Marie Legendre geführt ist. Am Ende des Jahrhunderts hatten die Mitglieder der französischen Akademie von Wissenschaften klare Überlegenheit im Feld erreicht.

Physisches Experimentieren in den 18. und frühen 19. Jahrhunderten

Zur gleichen Zeit hat die experimentelle Tradition, die von Galileo und seinen Anhängern gegründet ist, angedauert. Die Königliche Gesellschaft und die französische Akademie von Wissenschaften waren Hauptzentren für die Leistung und den Bericht der experimentellen Arbeit, und Newton war selbst ein einflussreicher Experimentator besonders im Feld der Optik, wo er für seine Prisma-Experimente anerkannt wurde, die weißes Licht in sein konstituierendes Spektrum von Farben teilen, wie veröffentlicht, seinen 1704 schreiben Opticks ein (der auch eine particulate Interpretation des Lichtes verteidigt hat). Experimente in Mechanik, Optik, Magnetismus, statischer Elektrizität, Chemie und Physiologie waren von einander während des 18. Jahrhunderts nicht klar bemerkenswert, aber bedeutende Unterschiede in erklärenden Schemas und, so, erschien Experiment-Design. Chemische Experimentatoren haben sich zum Beispiel über Versuche hinweggesetzt, ein Schema von abstrakten Newtonischen Kräften auf chemische Verbindungen geltend zu machen, und haben sich stattdessen auf die Isolierung und Klassifikation von chemischen Substanzen und Reaktionen konzentriert.

Dennoch sind die getrennten Felder gebunden zusammen, am klarsten durch die Theorien von schwerelosen "unwägbaren Flüssigkeiten", wie Hitze ("kalorisch"), Elektrizität und phlogiston geblieben (der als ein Konzept im Anschluss an die Identifizierung von Lavoisier von Sauerstoff-Benzin gegen Ende des Jahrhunderts schnell gestürzt wurde). Annehmend, dass diese Konzepte echte Flüssigkeiten waren, konnte ihr Fluss durch einen mechanischen Apparat oder chemische Reaktionen verfolgt werden. Diese Tradition des Experimentierens hat zur Entwicklung von neuen Arten des experimentellen Apparats, wie das Glas von Leyden und der Voltaic-Stapel geführt; und neue Arten von Messgeräten, wie der Wärmemengenzähler und die verbesserten Versionen von alten, wie das Thermometer. Experimente haben auch neue Konzepte, wie die Universität des Glasgower Begriffs des Experimentators Joseph Black der latenten Hitze und Philadelphias die Charakterisierung des intellektuellen Benjamin Franklins von elektrischer Flüssigkeit als fließend zwischen Plätzen des Übermaßes und Defizits (ein Konzept erzeugt, das später in Bezug auf positive und negative Anklagen wiederinterpretiert ist).

Während es am Anfang des 18. Jahrhunderts anerkannt wurde, dass die Entdeckung absoluter Theorien der elektrostatischen und magnetischen mit den Grundsätzen von Newton der Bewegung verwandten Kraft ein wichtiges Zu-Stande-Bringen sein würde, war niemand bevorstehend. Diese Unmöglichkeit ist nur langsam verschwunden, weil experimentelle Praxis weit verbreiteter und mehr raffiniert in den frühen Jahren des 19. Jahrhunderts in Plätzen wie die kürzlich feststehende Königliche Einrichtung in London geworden ist, wo John Dalton für eine atomistische Interpretation der Chemie argumentiert hat, hat Thomas Young für die Interpretation des Lichtes als eine Welle argumentiert, und Michael Faraday hat das Phänomen der elektromagnetischen Induktion eingesetzt. Inzwischen haben die analytischen Methoden der vernünftigen Mechanik begonnen, auf experimentelle Phänomene am einflussreichsten mit der analytischen Behandlung des französischen Mathematikers Joseph Fourier des Flusses der Hitze, wie veröffentlicht, 1822 angewandt zu werden.

Thermodynamik, statistische Mechanik und elektromagnetische Theorie

Die Errichtung einer mathematischen Physik der Energie zwischen 1850er Jahren und 1870er Jahren hat sich wesentlich auf der Physik von vorherigen Zeitaltern und herausgeforderten traditionellen Ideen darüber ausgebreitet, wie die physische Welt gearbeitet hat. Während die Arbeit von Pierre-Simon Laplace an der himmlischen Mechanik eine deterministisch mechanistische Ansicht von Gegenständen konsolidiert hat, grundsätzlichen und völlig umkehrbaren Gesetzen, der Studie der Energie und besonders des Flusses der Hitze folgend, hat diese Ansicht vom Weltall in die Frage geworfen. Die Zeichnung laut der Techniktheorie von Lazare und Sadi Carnot und Émile Clapeyron; das Experimentieren von James Prescott Joule auf der Auswechselbarkeit von mechanischen, chemischen, thermischen und elektrischen Formen der Arbeit; und sein eigenes Cambridge mathematische tripos Ausbildung in der mathematischen Analyse; der Glasgower Physiker William Thomson und sein Kreis von Partnern haben eine neue mathematische Physik in Zusammenhang mit dem Austausch von verschiedenen Formen der Energie und der gesamten Bewahrung der Energie eingesetzt (was noch als das "erste Gesetz der Thermodynamik" akzeptiert wird). Ihre Arbeit wurde bald mit den Theorien der ähnlichen Arbeit vom deutschen Arzt Julius Robert von Mayer und Physiker und Physiologen Hermann von Helmholtz auf der Bewahrung von Kräften verbunden.

Als er

seine mathematischen Stichwörter von der Hitzefluss-Arbeit von Joseph Fourier (und seine eigenen religiösen und geologischen Überzeugungen) genommen hat, hat Thomson geglaubt, dass die Verschwendung der Energie mit der Zeit (was als das "zweite Gesetz der Thermodynamik" akzeptiert wird) einen grundsätzlichen Grundsatz der Physik vertreten hat, die in Thomson und der einflussreichen Arbeitsabhandlung von Peter Guthrie Tait auf der Natürlichen Philosophie erklärt wurde. Jedoch wurden andere Interpretationen dessen, was Thomson Thermodynamik genannt hat, durch die Arbeit des deutschen Physikers Rudolf Clausius gegründet. Seine statistische Mechanik, die auf von Ludwig Boltzmann und dem britischen Physiker James Clerk Maxwell sorgfältig ausgearbeitet wurde, hat gemeint, dass Energie (einschließlich der Hitze) ein Maß der Geschwindigkeit von Partikeln war. Als er die statistische Wahrscheinlichkeit von bestimmten Staaten der Organisation dieser Partikeln mit der Energie jener Staaten zueinander in Beziehung gebracht hat, hat Clausius die Verschwendung der Energie wiederinterpretiert, die statistische Tendenz von molekularen Konfigurationen zu sein, zu immer wahrscheinlicheren, immer desorganisierten Staaten zu gehen (den Begriff "Wärmegewicht" ins Leben rufend, um die Verwirrung eines Staates zu beschreiben). Die statistischen gegen absolute Interpretationen des zweiten Gesetzes der Thermodynamik stellen einen Streit auf, der seit mehreren Jahrzehnten dauern würde (Argumente wie "der Dämon von Maxwell" erzeugend), und, wie man hielte, das nicht endgültig aufgelöst wurde, bis das Verhalten von Atomen am Anfang des 20. Jahrhunderts fest gegründet wurde.

Inzwischen hat die neue Physik der Energie die Analyse von elektromagnetischen Phänomenen, besonders durch die Einführung des Konzepts des Feldes und der Veröffentlichung der 1873-Abhandlung von Maxwell auf der Elektrizität und dem Magnetismus umgestaltet, der auch nach der theoretischen Arbeit von deutschen Theoretikern wie Carl Friedrich Gauss und Wilhelm Weber gezogen hat. Der encapsulation der Hitze in der particulate Bewegung und die Hinzufügung elektromagnetischer Kräfte zur Newtonischen Dynamik haben eine enorm robuste theoretische Untermauerung zu physischen Beobachtungen gegründet. Die Vorhersage, dass Licht eine Übertragung der Energie in der Welle-Form durch "luminiferous Äther" und die scheinbare Bestätigung dieser Vorhersage mit der studenten HeinrichHertz-1888-Entdeckung von Helmholtz der elektromagnetischen Radiation vertreten hat, war ein Haupttriumph für die physische Theorie und hat die Möglichkeit erhoben, dass noch grundsätzlichere auf dem Feld gestützte Theorien bald entwickelt werden konnten. Die Forschung über die Übertragung von elektromagnetischen Wellen hat bald danach mit den Experimenten begonnen, die von Physikern wie Nikola Tesla, Jagadish Chandra Bose und Guglielmo Marconi während der 1890er Jahre durchgeführt sind, zur Erfindung des Radios führend.

Das Erscheinen einer neuen Physik um 1900

Der Triumph der Theorien von Maxwell wurde durch die Unangemessenheit untergraben, die bereits begonnen hatte zu erscheinen. Das Experiment von Michelson-Morley hat gescheitert, eine Verschiebung in der Geschwindigkeit des Lichtes zu entdecken, das als die Erde erwartet worden sein würde, die in verschiedenen Winkeln in Bezug auf den Äther bewegt ist. Die von Hendrik Lorentz erforschte Möglichkeit, dass der Äther Sache zusammenpressen konnte, dadurch es unfeststellbare, aufgeworfene Probleme seines eigenen als ein komprimiertes Elektron machend (entdeckt 1897 von britischem experimentalist J. J. Thomson) würde sich nicht stabil erweisen. Inzwischen haben andere Experimentatoren begonnen, unerwartete Formen der Radiation zu entdecken: Wilhelm Röntgen hat eine Sensation mit seiner Entdeckung von Röntgenstrahlen 1895 verursacht; 1896 hat Henri Becquerel entdeckt, dass bestimmte Arten der Sache Radiation auf ihrer eigenen Übereinstimmung ausstrahlen. Marie und Pierre Curie haben den Begriff "Radioaktivität" ins Leben gerufen, um dieses Eigentum der Sache zu beschreiben, und haben das radioaktive Element-Radium und Polonium isoliert. Ernest Rutherford und Frederick Soddy haben zwei der Formen von Becquerel der Radiation mit Elektronen und dem Element-Helium identifiziert. 1911 hat Rutherford festgestellt, dass der Hauptteil der Masse in Atomen in positiv angeklagten Kernen mit umkreisenden Elektronen konzentriert wird, der eine theoretisch nicht stabile Konfiguration war. Studien der Radiation und des radioaktiven Zerfalls haben fortgesetzt, ein herausragender Fokus für die physische und chemische Forschung im Laufe der 1930er Jahre zu sein, als die Entdeckung der Atomspaltung den Weg zur praktischen Ausnutzung dessen geöffnet hat, was gekommen ist, um "Atom"-Energie genannt zu werden.

Radikale neue physische Theorien haben auch begonnen, in dieser derselben Periode zu erscheinen. 1905 Albert Einstein dann patentiert Bern Büroangestellten, hat behauptet, dass die Geschwindigkeit des Lichtes eine Konstante in allen Trägheitsbezugsrahmen war, und dass elektromagnetische Gesetze gültiger Unabhängiger des Bezugsrahmens — Behauptungen bleiben sollten, die den Äther gemacht haben, der zur physischen Theorie "überflüssig" ist, und das gemeint hat, dass sich Beobachtungen der Zeit und Länge hinsichtlich geändert haben, wie der Beobachter in Bezug auf den Gegenstand bewegte, der wird misst (was gekommen ist, um die "spezielle Relativitätstheorie" genannt zu werden). Es ist auch dieser Masse gefolgt, und Energie waren austauschbare Mengen gemäß der Gleichung E=mc. In einer anderen Zeitung hat dasselbe Jahr veröffentlicht, Einstein hat behauptet, dass elektromagnetische Radiation in getrennten Mengen ("Quanten") gemäß einer Konstante übersandt wurde, die der theoretische Physiker Max Planck 1900 postuliert hatte, um eine genaue Theorie für den Vertrieb der blackbody Radiation — eine Annahme zu erreichen, die die fremden Eigenschaften der fotoelektrischen Wirkung erklärt hat. Der dänische Physiker Niels Bohr hat diese dieselbe Konstante 1913 verwendet, um die Stabilität des Atoms von Rutherford sowie die Frequenzen des durch Wasserstoffbenzin ausgestrahlten Lichtes zu erklären.

Die radikalen Jahre: allgemeine Relativität und Quant-Mechanik

Die allmähliche Annahme der Relativitätstheorien von Einstein und die gequantelte Natur der leichten Übertragung, und des Modells von Niels Bohr des Atoms geschaffen so viele Probleme, wie sie gelöst haben, zu einer umfassenden Anstrengung führend, Physik auf neuen grundsätzlichen Grundsätzen wieder herzustellen. Als er Relativität zu Fällen von beschleunigenden Bezugsrahmen (die "allgemeine Relativitätstheorie") in den 1910er Jahren ausgebreitet hat, hat Einstein eine Gleichwertigkeit zwischen der Trägheitskraft der Beschleunigung und der Kraft des Ernstes postuliert, zum Beschluss führend, dass Raum gebogen und in der Größe und der Vorhersage solcher Phänomene wie Gravitationslensing und die Verzerrung der Zeit mit Schwerefeldern begrenzt wird.

Die gequantelte Theorie des Atoms hat zu einer umfassenden Quant-Mechanik in den 1920er Jahren nachgegeben. Die Quant-Theorie (der sich vorher in der "Ähnlichkeit" an großen Skalen zwischen der gequantelten Welt des Atoms und der Kontinuität der "klassischen" Welt verlassen hat) wurde akzeptiert, als die Wirkung von Compton dieses Licht gegründet hat, trägt Schwung und kann sich von Partikeln zerstreuen, und als Louis de Broglie behauptet hat, dass Sache als das Benehmen als eine Welle auf die ziemlich gleiche Weise gesehen werden kann, weil sich elektromagnetische Wellen wie Partikeln (Dualität der Welle-Partikel) benehmen. Neue Grundsätze eines "Quants" aber nicht einer "klassischen" Mechanik, die in der Matrixform durch Werner Heisenberg, Max Born, und Pascual Jordan 1925 formuliert ist, haben auf der probabilistic Beziehung zwischen getrennten "Staaten" basiert und haben die Möglichkeit der Kausalität bestritten. Erwin Schrödinger hat eine gleichwertige Theorie eingesetzt, die auf Wellen 1926 gestützt ist; aber 1927 von Heisenberg "Unklarheitsgrundsatz" (das Anzeigen der Unmöglichkeit genau und gleichzeitig Messposition und Schwung) und die "Kopenhagener Interpretation" der Quant-Mechanik (genannt nach der Hausstadt von Bohr) hat fortgesetzt, die Möglichkeit der grundsätzlichen Kausalität zu bestreiten, obwohl Gegner wie Einstein metaphorisch behaupten würden, dass "Gott mit dem Weltall nicht würfelt". Auch in den 1920er Jahren hat die Arbeit von Satyendra Nath Bose an Fotonen und Quant-Mechanik das Fundament für die Statistik von Bose-Einstein, die Theorie des Kondensats von Bose-Einstein und die Entdeckung des boson zur Verfügung gestellt.

Das Konstruieren einer neuen grundsätzlichen Physik

Als philosophisch aufgelegt hat fortgesetzt, die grundsätzliche Natur des Weltalls zu diskutieren, Quant-Theorien haben fortgesetzt, erzeugt zu werden, mit der Formulierung von Paul Dirac einer relativistischen Quant-Theorie 1928 beginnend. Jedoch wurden Versuche, elektromagnetische Theorie zu quanteln, völlig im Laufe der 1930er Jahre durch theoretische Formulierungen gehindert, die unendliche Energien nachgeben. Diese Situation wurde entsprechend aufgelöst nicht betrachtet, bis Zweiter Weltkrieg geendet hat, als Julian Schwinger, Richard Feynman und Sin-Itiro Tomonaga unabhängig die Technik der Wiedernormalisierung postuliert haben, die eine Errichtung einer robusten Quant-Elektrodynamik (Q.E.D) berücksichtigt hat..

Inzwischen sind neue Theorien von grundsätzlichen Partikeln mit dem Anstieg der Idee vom quantization von Feldern durch "Austauschkräfte gewuchert, die" durch einen Austausch von kurzlebigen "virtuellen" Partikeln geregelt sind, denen erlaubt wurde, gemäß den Gesetzen zu bestehen, die der Quant-Welt innewohnenden Unklarheiten regelnd. Namentlich hat Hideki Yukawa vorgeschlagen, dass die positiven Anklagen des Kerns zusammen behalten wurden, hat die Höflichkeit einer starken, aber Kraft für kurze Strecken durch ein Partikel-Zwischenglied in der Masse zwischen der Größe eines Elektrons und einem Proton vermittelt. Diese Partikel, genannt den "pion", wurde 1947 identifiziert, aber es war ein Teil eines Ermordens von Partikel-Entdeckungen, die mit dem Neutron, der Positron (eine positiv beladene Antimaterie-Version des Elektrons), und der muon (ein schwererer hinsichtlich des Elektrons) in den 1930er Jahren beginnen, und nach dem Krieg mit einem großen Angebot an anderen in verschiedenen Arten des Apparats entdeckten Partikeln weitergehen: Wolkenräume, Kernemulsionen, Luftblase-Räume und Zufall-Schalter. Zuerst wurden diese Partikeln in erster Linie durch die ionisierten Spuren gefunden, die durch kosmische Strahlen verlassen sind, aber wurden in neueren und stärkeren Partikel-Gaspedalen zunehmend erzeugt.

Die Wechselwirkung dieser Partikeln durch das Zerstreuen und Zerfalls hat einen Schlüssel zu neuen grundsätzlichen Quant-Theorien zur Verfügung gestellt. Murray Gell-Mann und Yuval Ne'eman haben eine Ordnung zu diesen neuen Partikeln gebracht, indem sie sie gemäß bestimmten Qualitäten klassifiziert haben, damit beginnend, was Gell-Mann als der "Achtfältige Weg" gekennzeichnet hat, aber in mehrere verschiedene "Oktette" und "decuplets" weitergehend, der neue Partikeln, am berühmtesten voraussagen konnte, der am Brookhaven Nationalen Laboratorium 1964 entdeckt wurde, und der das "Quark"-Modell der hadron Zusammensetzung verursacht hat. Während das Quark-Modell zuerst unzulänglich geschienen ist, um starke Kernkräfte zu beschreiben, den vorläufigen Anstieg von konkurrierenden Theorien wie die S-Matrix erlaubend, hat die Errichtung des Quants chromodynamics in den 1970er Jahren eine Reihe grundsätzlicher und Austauschpartikeln beendet, die die Errichtung eines "Standardmodells berücksichtigt haben, das" auf der Mathematik des Maßes invariance gestützt ist, der erfolgreich alle Kräfte abgesehen vom Ernst beschrieben hat, und der allgemein akzeptiert innerhalb des Gebiets bleibt, auf das es entworfen wird, um angewandt zu werden.

Die Standardmustergruppen die electroweak Wechselwirkungstheorie und das Quant chromodynamics in eine Struktur, die von der Maß-Gruppe SU (3) ×SU (2) ×U (1) angezeigt ist. Die Formulierung der Vereinigung der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen im Standardmodell ist wegen Abdus Salams, Steven Weinbergs und, nachher, Sheldon Glashow. Nach der Entdeckung, die an CERN der Existenz von neutralen schwachen Strömen gemacht ist, hat durch den im Standardmodell vorausgesehenen boson vermittelt, die Physiker Salam, Glashow und Weinberg haben den 1979-Nobelpreis in der Physik für ihre electroweak Theorie erhalten.

Während Gaspedale die meisten Aspekte des Standardmodells durch das Ermitteln von erwarteten Partikel-Wechselwirkungen an verschiedenen Kollisionsenergien bestätigt haben, ist keine Theorie, die die allgemeine Relativitätstheorie mit dem Standardmodell beilegt, noch gefunden worden, obwohl Schnur-Theorie eine viel versprechende Allee vorwärts zur Verfügung gestellt hat. Seit den 1970er Jahren hat grundsätzliche Partikel-Physik Einblicke in die frühe Weltall-Kosmologie, besonders die Urknall-Theorie vorgeschlagen demzufolge der allgemeinen Theorie von Einstein gewährt. Jedoch, von den 1990er Jahren anfangend, haben astronomische Beobachtungen auch neue Herausforderungen, wie das Bedürfnis nach neuen Erklärungen der galaktischen Stabilität (das Problem der dunklen Sache), und beschleunigende Vergrößerung des Weltalls (das Problem der dunklen Energie) zur Verfügung gestellt.

Die physischen Wissenschaften

Mit der vergrößerten Zugänglichkeit zu und Weiterentwicklung auf fortgeschrittene analytische Techniken im 19. Jahrhundert wurde Physik als viel, wenn nicht mehr durch jene Techniken definiert als durch die Suche nach universalen Grundsätzen der Bewegung und Energie und der grundsätzlichen Natur der Sache. Felder wie Akustik, Geophysik, Astrophysik, Aerodynamik, Plasmaphysik, Physik der niedrigen Temperatur und Halbleiterphysik haben sich Optik, flüssiger Dynamik, Elektromagnetismus und Mechanik als Gebiete der physischen Forschung angeschlossen. Im 20. Jahrhundert ist Physik auch nah verbunden mit solchen Feldern als elektrisch, Weltraum und Material-Technik geworden, und Physiker haben begonnen, in Regierungs- und Industrielaboratorien so viel zu arbeiten, wie in akademischen Einstellungen. Folgender Zweiter Weltkrieg, die Bevölkerung von Physikern hat drastisch zugenommen und ist gekommen, um auf die Vereinigten Staaten in den Mittelpunkt gestellt zu werden, während, in neueren Jahrzehnten, Physik eine internationalere Verfolgung geworden ist als jederzeit in seiner vorherigen Geschichte.

Zeitleiste

Siehe auch

• Berühmte Physiker
• Nobelpreis in der Physik
• Zeitachse von grundsätzlichen Physik-Entdeckungen

Referenzen

• Aristoteles Physics, der von Hardie & Gaye übersetzt ist
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Weiterführende Literatur

• "Ausgewählte Arbeiten über Isaac Newton und seinen Gedanken" aus dem Newton-Projekt.

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• Eine Auswahl an 56 Artikeln, die von Physikern geschrieben sind. Kommentare und Zeichen durch Lloyd Motz und Dale McAdoo.
• Nina Byers und Gary Williams, Hrsg., AUS DEM SHADOWS:Contributions von Frauen des 20. Jahrhunderts zur Physik Universität von Cambridge Presse, 2006 internationale Standardbuchnummer 0-5218-2197-1
• de Haas, Paul, "Historische Papiere in der Physik (das 20. Jahrhundert)"