Kev Sib Raug Zoo ntawm Physics thiab Mathematics
Kev kawm txog lub cev thiab lej yog ob yam kev kawm uas yuav luag sib cais tsis tau. Thaum kev kawm txog lub cev nrhiav kev nkag siab txog lub ntiaj teb ua haujlwm li cas—txij li kev txav ntawm cov khoom, nthwv dej, hluav taws xob, mus rau qhov qauv ntawm cov atoms—kev kawm txog lej muab cov lus, cov cuab yeej, thiab cov qauv rau kev tsim kom muaj kev nkag siab ntawd meej. Kev sib raug zoo ntawm ob qho no mus dhau qhov tsuas yog "kev kawm txog lej siv los xam" hauv kev kawm txog lub cev, tab sis mus tob dua: kev kawm txog lej ua rau kev kawm txog cov kev cai ntawm xwm txheej qhia txog li cas, thaum kev kawm txog lub cev feem ntau txhawb nqa kev yug los ntawm cov ceg tshiab ntawm kev kawm txog lej.
Kev suav lej ua hom lus ntawm physics
Ib qho ntawm cov laj thawj tseem ceeb uas physics vam khom rau lej yog vim lej tuaj yeem qhia txog kev sib raug zoo ntawm ntau yam nrog kev meej heev. Thaum tus kws tshawb fawb xaus lus tias ib qho ntau npaum li cas nyob ntawm lwm qhov, lej tso cai rau kev sib raug zoo ntawd sau ua daim ntawv ntawm ib qho kev sib npaug. Piv txwv li, Newton txoj cai thib ob yog tsim los ntawm:
F = ma
Cov kab zauv luv luv no muaj lub ntsiab lus dav dav: lub zog (F) yog sib piv rau qhov hnyav (m) thiab kev nrawm (a). Yog tsis muaj lej, txoj cai no yuav yog kab lus ntev thiab tsis meej. Nrog lej, kev sib raug zoo dhau los ua thoob ntiaj teb, luv luv, thiab sim tau.
Kev suav lej kuj pab tsim cov qauv uas siv tau rau kev kwv yees. Physics tsis yog piav qhia txog yam pom xwb tab sis kuj kwv yees txog yam yuav tshwm sim hauv qee yam xwm txheej. Piv txwv li, cov qauv ntawm kev txav mus los tuaj yeem kwv yees qhov chaw ntawm ib yam khoom ob peb vib nas this rau yav tom ntej, lossis cov qauv ntawm lub zog hluav taws xob tuaj yeem kwv yees seb cov nthwv dej xov tooj cua kis mus li cas.
Cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm kev suav lej hauv physics
Kev sib raug zoo ntawm physics thiab lej yog pom tseeb los ntawm ntau lub tswv yim lej uas tsim lub hauv paus ntawm kev kawm physics.
1. Algebra thiab cov haujlwm
Cov lej lej siv los tswj cov kab zauv, tsim kom muaj kev sib raug zoo ntawm cov lej, thiab daws cov kev xam zauv. Cov haujlwm pab piav qhia txog seb ib qho lej hloov pauv li cas piv rau lwm qhov, xws li qhov chaw piv rau lub sijhawm, lossis tam sim no piv rau qhov hluav taws xob.
Hauv kev kawm txog physics, cov duab kos ntawm cov haujlwm feem ntau yog cov cuab yeej tseem ceeb. Piv txwv li, daim duab kos velocity-time tuaj yeem muab cov ntaub ntawv hais txog kev nrawm (qhov nqes ntawm daim duab kos) thiab kev hloov chaw (cheeb tsam hauv qab qhov nkhaus). Qhov no qhia tau hais tias "nyeem" cov xwm txheej ntawm lub cev qee zaum txhais tau tias nyeem cov lus lej hauv daim ntawv ntawm cov duab kos.
2. Trigonometry thiab geometry
Feem ntau trigonometry tshwm sim hauv kev tshuaj xyuas ntawm kev txav mus los, lub zog, thiab nthwv dej. Piv txwv li, lub zog uas tsim lub kaum sab xis tuaj yeem raug rhuav tshem mus rau hauv nws cov khoom kab rov tav thiab ntsug siv cov sines thiab cosines. Hauv nthwv dej, cov haujlwm sinusoidal yog siv los piav qhia txog oscillations xws li suab thiab lub teeb.
Geometry pab nkag siab txog txoj kev mus los, cov duab ntawm thaj av, thiab cov qauv ntawm qhov chaw. Hauv kev kawm txog physics niaj hnub no, geometry tseem yog qhov tseem ceeb rau cov kev xav, xws li kev sib piv dav dav, uas piav qhia txog lub ntiajteb txawj nqus ua qhov nkhaus ntawm qhov chaw-lub sijhawm.
3. Kev suav lej (cov lej sib txuas thiab cov lej sib xyaw)
Calculus yog tus choj tseem ceeb ntawm kev suav lej siab heev thiab physics. Cov lej sib txuas yog siv los qhia txog kev hloov pauv, xws li qhov ceev raws li qhov sib txuas ntawm qhov chaw piv rau lub sijhawm, lossis qhov nrawm raws li qhov sib txuas ntawm qhov ceev:
– v = dx/dt
– a = dv/dt = d²x/dt²
Cov integrals yog siv los suav cov kev pab me me uas tsis muaj qhov kawg, piv txwv li xam cov haujlwm ua los ntawm lub zog sib txawv, lossis txiav txim siab tag nrho cov nqi los ntawm kev faib cov nqi.
Yog tsis muaj calculus, ntau txoj cai ntawm physics tsuas yog tuaj yeem tham txog qhov zoo xwb. Nrog calculus, physics tuaj yeem ua tiav cov lus kwv yees raug heev.
4. Cov qauv sib txawv
Muaj ntau txoj cai ntawm physics thaum kawg tig mus ua cov kab zauv sib txawv, cov kab zauv uas muaj cov derivatives. Qhov no yog vim tias xwm feem ntau piav qhia txog qhov nrawm ntawm kev hloov pauv: qhov chaw hloov li cas, thaj av hloov li cas, qhov kub thiab txias kis mus li cas, thiab lwm yam.
Contohnya:
- Cov qauv ntawm lub zog hluav taws xob qhia txog kev nthuav dav ntawm cov nthwv dej hauv ib txoj hlua, huab cua, lossis lub zog hluav taws xob.
- Cov qauv cua sov piav qhia txog kev faib tawm ntawm cua sov hauv ib yam khoom.
- Tus qauv Schrödinger hauv quantum mechanics piav qhia txog kev hloov pauv ntawm cov kab ke me me.
Cov qauv sib txawv tso cai rau physics txuas "cov cai hauv zos" (cov kev hloov me me) rau "tus cwj pwm thoob ntiaj teb" (cov txiaj ntsig tag nrho).
Kev suav lej tsim cov qauv, cov qauv xeem physics
Ntawm ib sab tes, lej tuaj yeem tsim cov qauv zoo nkauj heev, tab sis lawv tsis tas yuav qhia txog qhov tseeb. Physics muaj lub luag haujlwm los sim qhov tseeb ntawm cov qauv no los ntawm kev sim thiab kev soj ntsuam. Qhov no yog qhov sib txawv tseem ceeb: physics yog kev tshawb fawb txog kev sim, thaum lej yog kev tshawb fawb txog kev rho tawm. Kev kawm lej tau txais cov lus xaus los ntawm cov lus tseeb thiab cov lus txhais; physics ntsuas qhov tseeb ntawm cov qauv raws li lawv qhov sib raug zoo rau xwm.
Txawm li cas los xij, lawv txoj kev koom tes tau ua tiav zoo heev. Thaum cov kws tshawb fawb tau tsim cov kev xav hauv daim ntawv lej, lej tau muab cov cuab yeej los nrhiav cov txiaj ntsig ntawm kev xav. Cov txiaj ntsig no tau raug sim los ntawm cov kws tshawb fawb. Yog tias cov kev soj ntsuam tsis pom zoo, cov qauv yuav tsum tau hloov kho dua tshiab.
Ib qho piv txwv meej yog kev tsim kho txoj kev xav ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus ua haujlwm zoo heev rau feem ntau, tab sis kev soj ntsuam ntawm Mercury lub voj voog qhia txog qhov sib txawv me me. Einstein tom qab ntawd tsim kev sib piv dav dav siv kev suav lej nyuaj dua (tensor thiab differential geometry). Txoj kev xav no piav qhia tau zoo txog Mercury lub voj voog sib txawv thiab kwv yees lwm yam xwm txheej, xws li gravitational lensing, uas tom qab ntawd tau ua pov thawj.
Physics tsav txoj kev vam meej ntawm lej
Kev sib raug zoo ntawm physics thiab lej tsis yog ib txoj kev xwb. Muaj ntau ceg ntawm lej tau tsim los ntawm qhov xav tau ntawm physics. Piv txwv li:
- Calculus tau tsim sai sai vim yog qhov xav tau los tshuaj xyuas kev txav mus los thiab kev hloov pauv, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau lub sijhawm ntawm Newton thiab Leibniz.
- Kev tsom xam Fourier, uas tsom mus rau kev rhuav tshem cov haujlwm mus rau hauv cov nthwv dej sine thiab cosine, tau raug txhawb los ntawm kev kawm txog cua sov thiab kev co.
- Kev tshawb fawb txog pawg pom qhov chaw tseem ceeb hauv kev kawm txog physics niaj hnub no, tshwj xeeb tshaj yog rau kev nkag siab txog symmetry hauv quantum mechanics thiab elementary particles.
- Geometry tsis yog Euclidean thiab geometry sib txawv tau dhau los ua qhov tseem ceeb heev vim yog kev sib piv dav dav.
Feem ntau cov teeb meem hauv kev kawm txog lej (physics) muaj nyob rau hauv lub ntiaj teb tiag tiag uas xav tau kev kawm lej tshiab. Qhov tseeb, qee cov tswv yim lej uas ib zaug suav tias yog "dawb huv" tau dhau los ua cov cuab yeej tseem ceeb ntawm kev kawm lej. Ntawm qhov tod tes, cov kev qhia txog kev kawm lej xws li kev nkag siab, kev kwv yees, thiab kev ua qauv feem ntau txhawb nqa cov txheej txheem lej siv.
Kev suav lej ua ib lub cuab yeej xav: los ntawm lub tswv yim mus rau kev nkag siab
Ntxiv rau qhov ua ib qho cuab yeej siv rau kev xam lej, lej qhia cov txuj ci kev xav tseem ceeb rau physics: kev xav txog kev xav, kev xav sib xws, thiab kev xav txog kev ua haujlwm. Physics tsis yog tsuas yog hais txog kev cim cov qauv xwb, tab sis kuj yog hais txog kev nkag siab lub ntsiab lus ntawm cov lej, cov chav, thiab kev sib raug zoo ntawm qhov ua rau thiab qhov tshwm sim.
Piv txwv li, kev tshuaj xyuas qhov ntev yog ib txoj kev suav lej yooj yim uas muaj txiaj ntsig zoo hauv kev tshawb fawb txog physics rau kev kuaj xyuas seb cov lej sib npaug puas muaj txiaj ntsig. Yog tias ib qho lej hais tias lub zog sib npaug rau qhov hnyav ntxiv rau qhov ceev, peb tuaj yeem qhia tam sim ntawd tias nws tsis yog vim tias cov units tsis sib xws. Qhov no qhia tau hais tias lej pab tswj kev sib xws ntawm cov tswv yim physics.
Kev suav lej kuj tso cai rau kev siv cov txheej txheem kwv yees. Ntau lub cev muaj ntau yam nyuaj dhau los daws tau raws nraim. Siv kev suav lej, cov kws kho mob physicists tuaj yeem tsim cov lej kwv yees, cov txheej txheem rov ua dua, lossis kev ua qauv computer kom tau txais cov kev daws teeb meem raug.
Lub luag haujlwm ntawm thev naus laus zis thiab kev suav lej
Nyob rau lub caij niaj hnub no, kev sib txuas ntawm physics thiab lej tau dhau los ua muaj zog ntxiv los ntawm kev suav lej. Ntau yam teeb meem physics raug daws los ntawm kev siv cov txheej txheem lej, ib ceg ntawm kev siv lej. Kev sim ua huab cua, kev hloov pauv kua rau kev tsim dav hlau, kev ua qauv tshuaj tiv thaiv nuclear, thiab txawm tias kev sim ua cov khoom me me hauv qab atomic txhua yam xav tau kev lej thiab algorithms siab heev.
Cov khoos phis tawj tsis hloov lej, tab sis nws nthuav nws lub peev xwm los tswj cov kab ke nyuaj. Cov kab zauv uas nyuaj rau daws tau los ntawm kev tshuaj xyuas tuaj yeem daws tau los ntawm kev suav lej kom tau txais cov lus kwv yees uas ze rau cov kev sim.
Xaus
Kev sib raug zoo ntawm physics thiab lej yog ib qho kev sib txuas lus zoo. Kev lej yog hom lus tseem ceeb ntawm physics, ua rau muaj kev tsim cov cai ntuj tsim thiab ua rau muaj kev kwv yees ntau yam. Physics, ua rau muaj kev cov nyom thiab kev tshoov siab, ua rau muaj cov txheej txheem lej tshiab thiab cov ceg tshiab. Ob qho no yog ib khub tseem ceeb hauv kev txhim kho kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis.
Kev nkag siab txog physics yam tsis muaj lej yuav ua rau peb tsis muaj nws qhov tseeb thiab lub zog kwv yees, thaum lej yam tsis muaj physics yuav plam ntau lub ntsiab lus siv tau zoo. Hauv kev xyaum, kev nce qib loj hauv kev tshawb fawb feem ntau tshwm sim thaum cov tswv yim lub cev ntsib lub zog ntawm cov qauv lej. Yog li ntawd, kev kawm txog kev sib raug zoo ntawm ob qho no tseem ceeb tsis yog rau cov tub ntxhais kawm thiab cov kws tshawb fawb xwb, tab sis kuj rau txhua tus neeg uas tab tom nrhiav kev nkag siab txog tib neeg nyeem thiab txhais cov "code" ntawm lub ntiaj teb li cas.
