Физика (от древнегреческого φύσις —  "природа")  — область естествознания: фундаментальная наука о наиболее общих законах природы, о материи, её структуре, движении и правилах трансформации.

Аристотель

Термин "физика" впервые фигурирует в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля (IV век до нашей эры). Первоначально термины "физика" и "философия" были синонимами, так как в основе обеих дисциплин лежало стремление объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика развилась в самостоятельную научную отрасль.

Георг Ом

 Закон Ома  — главный закон электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом. Опытным путем исследователь установил линейную зависимость между силой тока на участке цепи и электрическим напряжением на этом участке.

Для участка цепи закон Ома выражается формулой:

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), U – напряжение, измеренное в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом)

"Архимед", худ. Доменико Фетти, 1620

Закон Архимеда — закон гидростатики и аэростатики: на тело, погружённое в жидкость или газ, действует  выталкивающая  сила, численно равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного телом. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э.

Исаак Ньютон

Классическая теория тяготения Ньютона (или Закон всемирного тяготения Ньютона) — закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт английским физиком, математиком, механиком и астрономом  сэром Исааком Ньютоном около 1666 года и опубликован в 1687 году в его «Началах».

Почтовая марка Никарагуа 1971 года и её оборот: Закон Ньютона (гравитация)

Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона, но именно Ньютон ясно и математически доказательно связал закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера). Кроме того, именно Ньютон пришел к пониманию того, что гравитация универсальна: другими словами, одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну вращаться вокруг Земли.

Семь основных единиц

Семь основных единиц измерения основных физических величин СИ: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура,  количество вещества  и сила света. Единицы измерения для них — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела соответственно.

Единица измерения светового потока "лю́мен" названа не в честь учёного, а происходит от латинского слова lūmen "свет, светило". Остальные варианты ответов связаны с именами знаменитых учёных.

Генрих Герц

Герц (Гц, Hz) — единица частоты периодических процессов (например, колебаний). Названа в честь немецкого учёного-физика XIX века Генриха Герца, который внёс важный вклад в развитие электродинамики.

Джеймс Ватт

Ватт (Вт, W) — единица измерения мощности. Названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.

Джеймс Джоуль

Джо́уль (Дж, J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты.  Названа в честь английского физика Джеймса Джоуля, внёсший значительный вклад в становление термодинамики.

Блез Паскаль

Паска́ль (Па, Pa) — единица измерения давления (механического напряжения). Названа в честь французского физика и математика Блеза Паскаля.

Никола Тесла

Те́сла (Тл, T) — единица индукции магнитного поля. Названа в честь американского инженера, физика-электроника и изобретателя сербского происхождения Николы Теслы. 

Наименования и обозначения основных единиц, так же как и всех других единиц СИ, пишутся маленькими буквами (например, метр и его обозначение м). У этого правила есть исключение: обозначения единиц, названных фамилиями учёных, пишутся с заглавной буквы (например, ампер обозначается символом А).

Джеймс Максвелл

Шотландский математик и физик Джеймс Клерк Максвелл ввёл в физику понятия тока смещения и  электромагнитного поля,  доказав, что свет и электромагнитное поле перемещаются с одинаковой скоростью.

Также Максвелл является пионером количественной теории цветов и автором трёхцветного принципа цветной фотографии. В 1861 году Максвелл сделал первую в мире цветную фотографию —"Тартановая лента".

"Тартановая лента" — первая в мире цветная фотография

Работа Максвелла над термодинамикой и кинетической теорией также помогла другим ученым сделать целый ряд важных открытий, а "Распределение Максвелла-Больцмана" — ещё один важнейший вклад в развитие теории относительности и квантовой механики.

Амперметр

Для измерения силы электрического тока в амперах используют амперме́тр. Шкалу амперметров градуируют в [микро,микро] амперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора.

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна (1,255 с)

Скорость света в вакууме— абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн, в точности равная  299 792 458 м/с (или приблизительно 300 000 км/с). 

Разложение света в спектр вследствие дисперсии при прохождении через призму (опыт Ньютона)

Прохождение луча света сквозь призму на лицевой обложке альбома демонстрирует явление дисперсии света в физике.

Опыты Ньютона со светом

Экспериментально дисперсия была открыта Исааком Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.  Ньютон путём серии экспериментов доказал прямую зависимость между цветом световой волны и её частотой. Во многом именно благодаря открытию явления дисперсии света удалось доказать волновую природу света.

Радуга — природная дисперсия света

Самым наглядным природным подтверждением проделанного учёным опыта является появление радуги после дождя. В этом случае белый свет преломляется через множество капель, образуя целый спектр света, от красного к фиолетовому цвету.

Вильгельм Рентген

Первая Нобелевская премия по физике была присуждена в 1901 году. Её лауреатом стал немецкий физик  Вильгельм Рентген  за открытие в 1895 году излучения, впоследствии названного в его честь.

"Рука с кольцами" — первый рентгеновский снимок человеческого организма — кисть руки жены Рентгена, 22 декабря 1895 года

Джон Бардин

Премии (кроме премий мира) могут присуждаться только один раз, но в истории присуждения встречались немногочисленные исключения из этого правила. Пять человек удостаивались Нобелевской премии дважды, в том числе дважды получил Нобелевскую премию по физике американский физик Джон Барди́н. 

Копия первого в мире работающего транзистора

 В 1956 году Бардин совместно с Уильямом Брэдфордом Шокли и Уолтером Браттейном получил премию за транзистор , а в 1972 году за основополагающую теорию обычных сверхпроводников (совместно с Леоном Нилом Купером и Джоном Робертом Шриффером). Сейчас эта теория называется теорией Бардина — Купера — Шриффера, или просто БКШ-теория.

Мемориальная доска памяти Бардина и теории Сверхпроводимости (Иллинойсский университет в Урбана-Шампейне)

Лазерное излучение с длинами волн (снизу вверх): 405, 445, 520, 532, 635 и 660 нм

Акроним  "лазер" расшифровывается как "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", т.е. "Усиление света посредством вынужденного излучения".

Лазерное сопровождение музыкальных представлений (лазерное шоу)

Лазер или оптический квантовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Эрнест Резерфорд

 Эрне́ст Резерфо́рд — британский физик новозеландского происхождения. Известен как отец ядерной физики. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

Планетарная модель атома: ядро (красное) и электроны (зелёные)

В 1911 году Резерфорд своим знаменитым опытом рассеяния альфа-частиц доказал существование в атомах положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него и на основе результатов опыта создал планетарную модель атома.

Мария Склодовская-Кюри

Мария Склодо́вская-Кюри́ — польская и французская учёная-экспериментатор. Она является первой женщиной — нобелевским лауреатом в истории и первым дважды нобелевским лауреатом в истории — удостоена Нобелевских премий по физике (1903) и по химии (1911).

Мария и Пьер Кюри в своей лаборатории, 1900

Совместно с мужем, Пьером Кюри, и Антуаном Анри Беккерелем является первооткрывательницей радиоактивности и автором термина "радиоактивность". Также совместно с мужем она открыла элементы радий (от лат. radius — "луч") и полоний (от лат. Polōnia — Польша, в честь родины Марии Склодовской).

Знак радиационной опасности

Также супруги Кюри обнаружили разрушающее воздействие радиации на организм. Однажды для публичной лекции Антуану Беккерелю понадобилось радиоактивное вещество, он взял его у супругов Кюри и положил пробирку в жилетный карман. Прочтя лекцию, он вернул радиоактивный препарат владельцам, а на следующий день обнаружил на теле под жилетным карманом покраснение кожи в форме пробирки. Беккерель рассказал об этом Пьеру Кюри, и тот поставил на себе опыт: в течение десяти часов носил привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него тоже появилось покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал в течение двух месяцев. Так впервые было открыто биологическое действие радиоактивности.

Памятник Марии Склодовской-Кюри (Варшава, Польша)

Мария Кюри умерла в 1934 году от осложнений, связанных с длительной работой с радием. В 1955 г. были обследованы её записные книжки. Они до сих пор излучают из-за радиоактивного загрязнения, внесённого при их заполнении. А на одном из листков сохранился радиоактивный отпечаток пальца Пьера Кюри.

 Вторая космическая скорость  — наименьшая скорость, которую необходимо придать стартующему с поверхности небесного тела объекту (например, космическому аппарату), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него. Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой.  Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с.

"Луна-1" 

Впервые вторая космическая скорость была достигнута космическим аппаратом Луна-1 (СССР) 2 января 1959 года.

Диффузия

 Диффузия  — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. Если просто и одним словом, то диффузия — это смешивание.

Диффузия в жидкости

Шар для боулинга и перо

Представьте себе шар (который весит килограмм) и  перо (которое весит несколько грамм). Очевидно, что как не бросай их, а шар окажется на земле стремительно и быстро — в то время как перо будет плавно падать. Падению тела мешает сила сопротивления воздуха. Однако если поместить предметы в вакуум, где отсутствует сопротивление среды, предметы смогут свободно двигаться без внешнего воздействия и независимо от их массы будут падать с одинаковым ускорением и скоростью. 

Пример такого эксперимента можно увидеть в ролике ниже:

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Различают постоянный и переменный электрические токи (а также всевозможные разновидности переменного тока). Ток переменного типа отличается от постоянного тем, что он имеет свойство изменяться по направлению и величине.

Измерение тока в розетке

Переменный ток составляет примерно 90% всей потребляемой электроэнергии, в том числе на нём работают современные бытовые приборы. Столь высокий удельный вес вызван особенностями этого вида тока — его легче производить и можно транспортировать на значительные расстояния, изменяя на подстанциях напряжение до нужных параметров. Из генераторов электростанции переменный ток выходит с напряжением, составляющим 220–440 тысяч вольт. При подходе к многоквартирному зданию ток уменьшается до 12 тысяч вольт. На трансформаторной станции преобразуется в 380 вольт, а в здание заходит переменный однофазный ток с напряжением примерно 220 вольт.

Альберт Эйнштейн

Известное уравнение  E = mc²  считается самой знаменитой и фундаментальной формулой физики. Оно гласит, что энергия равна массе объекта, умноженной на квадрат скорости света. В наиболее универсальной форме этот принцип был сформулирован впервые Альбертом Эйнштейном в 1905 году при построении специальной теории относительности, однако представления о связи энергии и инертных свойств тела развивались и в более ранних работах других исследователей.

"Теория относительности", одна из шести скульптур в ансамбле Walk of Ideas в Берлине в 2006 году

В современной культуре формула E = mc² является едва ли не самой известной из всех физических формул, что обусловливается её связью с устрашающей мощью атомного оружия. Кроме того, именно эта формула является символом теории относительности и широко используется популяризаторами науки.

Формула на палубе первого авианосца с ядерной силовой установкой USS Enterprise 31 июля 1964