# Физик

**Физик** (Грек: *φύσις* (*phúsis*), "байгаль" ба *φυσικῆ* (*phusiké*), "байгалийн тухай мэдлэг" гэдгээс гаралтай) нь матери, энерги, орон зай ба цаг хугацааг захирдаг тулгуур хуулиудыг нээх болон ойлгох зорилготой шинжлэх ухаан юм. Физикт ертөнц ба түүний харилцан үйлчлэлүүдийн эгэл хэсгүүд, мөн тулгуур зарчмуудын хүрээнд сайн ойлгож болохуйц системүүдийг шинжлэх явдлыг авч үздэг.

Бүх атомын дотоод дахь харилцан үйлчлэлийг бүрэлдүүлж буй квант механикийн үзэгдлүүдийг оролцуулан ертөнцийн хамгийн үндсэн ажиллагааг судалдаг тул физикийг тулгуур шинжлэх ухаан гэж үзэж болох ба үүн дээр хими, дэлхий судлал, биологи, ба нийгмийн шинжлэх ухаанууд тогтож байдаг. Үндсэн физикт гарсан нээлтүүд бусад бүх шинжлэх ухаануудад чухал нөлөө үзүүлдэг.

Устөрөгчийн атомын эхний хэдэн электроны орбитуудыг өнгөөр кодлогдсон магадлалын нягтын хөндлөн огтлолууд мэтээр үзүүлсэн нь.
## Оршил

Физик нь «туршлагын» үр дүнг тайлбарлах онолын загвар боловсруулах, үнэн загвартаа тулгуурлан дараагийн шатны туршлагын үр дүнг тооцох маягаар шинжлэх ухааны аргыг ашиглан байгалийг таньж мэдэх оролдого хийдэг. Анх физик нь байгалийн философийн нэг хэсэг байсан ба 19-р зуунд философиос салж биеэ даасан позитив шинжлэх ухаан болон хөгжжээ. Физикчид кваркуудаас хар нүхийг хүртэл, тусгаар атомоос хэт дамжуулагч хүртэл өргөн хүрээний физик үзэгдлүүдийг судалдаг байна.

## Физикийн хуулиууд

* Архимедын хууль
* Бойль—Мариоттын хууль
* Бүх нийтийн таталцлын хууль
* Ньютоны хуулиуд
* Кулоны хууль
* Максвеллын тэгштгэл
* Термодинамикийн хууль
* Фарадейн хууль (электролизийн болон индукцийн тухай хуулиуд)
* Эрчим хүчийг хадгалах хууль
* Хамгийн бага үйл ажиллагааны зарчим
* H-теорем

## Физикийн тулгуур онолууд

* Сонгодог механик (классик механик) нь биесийн харилцан байршил өөрчлөгдөх хамгийн энгийн хөдөлгөөний шалтгаан, зүй тогтолыг судалдаг физикийн салбар юм. Сонгодог механикийн үндсэн хуулиудыг томьёолсон Ньютоны нэрээр "Ньютоны механик" гэж ярьдаг. Сонгодог механик нь хөдөлгөөнгүй биетүүдийг загварчилдаг статик, хөдөлж буй биетүүдийг загварчилдаг кинематик, ба хүчний үйлчлэл дор буй биетүүдийг загварчилдаг динамик гэсэн хэсгүүдэд хуваагддаг.
* Цахилгаан соронзон хэмээх салбар нь цахилгаан соронзон орны шинж чанарыг судална. Цахилгаан цэнэгтэй байх нь бөөмсийн үндсэн шинж чанар бөгөөд түүнтэй холбоотой үзэгдлүүдйиг энэ салбарт авч үздэг.
* Термодинамик нь дулааны үйлчлэл ба энергийн нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих хувирал, эдгээрийн температур, даралт, эзэлхүүн, механик үйлчлэл, ажил зэрэгт нөлөөлөх нөлөөллийг судалдаг физикийн хэсэг юм. Тэлж буй хийнээс ашигтай ажил гаргадаг дулааны машиныг сайжруулах гэсэн оролдлогуудаас термодинамик үүссэн байдаг.
* Статистик механик нь термодинамиктай нягт холбоотой онол ба бүрдүүлж буй жижиг хэсгүүдэд нь статистикийн зарчмуудыг хэрэглэн макро системүүдийг судалдаг.
* Квант механик нь атомын хэмжээний ба түүнээс жижиг системүүд, тэдгээрийн цацрагтай харилцан үйлчлэлцэх үйлчлэлийг ажиглагдах хэмжигдэхүүнүүдийн тусламжтай судалдаг онолын физикийн салбар юм. Квант механик нь бүх төрлийн энергийг багц багцаар цацардаг гэсэн ажиглалтад үндэслэдэг.
* Харьцангуйн онол нь дараах хоёр онолоос бүтнэ:
	+ Харьцангуйн тусгай онол нь (1) вакум дахь гэрлийн хурд тогтмол ба гэрэл үүсгэгч ажиглагчийн аль алинаас хамаарахгүй, мөн (2) бүх инерциал тооллын системүүд дэх физикийн хуулиудын математик илэрхийлэл ижил байна гэсэн хоёр постулат дээр үндэслэгддэг. Эдгээр нь масс ба энергийн эквивалент чанар, хурдтай биеийн масс, хэмжээ ба хугацаа өөрчлөгдөх үзэгдлүүдэд хүргэдэг.
	+ Харьцангуйн ерөнхий онол, нь дээрх онолын гравитацийг оролцуулан тооцсон өргөтгөл юм.

| Онол | Дэд сэдвүүд | Концепцууд |
| --- | --- | --- |
| Сонгодог механик | Ньютоны хуулиуд, Лагранжийн механик, Гамильтоны механик, Кинематик, Статик, Динамик, Хаосын онол, Акустик, Шингэний динамик, Тасралтгүй орчны механик | Нягт, Хэмжээс, Гравитац, Орон зай, Цаг хугацаа, Хөдөлгөөн, Урт, Байрлал, Хурд, Хурдатгал, Галилейн инвариант зарчим, Масс, Импульс, Хүч, Энерги, Импульсын момент, Хүчний момент, Хадгалагдах хуулиуд, Гармоник хэлбэлзэл, Долгион, Ажил, Чадал, Лагранжиан, Гамильтониан, Тайт-Брайны өнцгүүд, Эйлерийн өнцгүүд |
| Цахилгаан соронзон | Цахилгаан статик, Электродинамик, Цахилгаан, Соронзон, Максвеллын тэгшитгэлүүд, Оптик | Багтаамж, Цахилгаан цэнэг, Гүйдэл, Цахилгаан дамжуулал, Цахилгаан орон, Цахилгаан нэвтрэлт, Цахилгаан потенциал, Цахилгаан эсэргүүцэл, Цахилгаан соронзон орон, Цахилгаан соронзон индукц, Цахилгаан соронзон долгион, Гауссын гадаргуу, Соронзон орон, Соронзон урсгал, Соронзон монополь, Соронзон нэвтрэлт |
| Термодинамик ба Статитик механик | Дулааны машин, Кинетик онол | Больцманы тогтмол, Хосмог хувьсагчид, Энтальпи, Энтропи, Төлөвийн тэгшитгэл, Жигд хуваарилагдах теорем, Чөлөөт энерги, Дулаан, Идеаль хий, Дотоод энерги, Термодинамикийн хуулиуд, Максвеллын харьцаа, Үл буцах процесс, Изингийн загвар, Механик үйлчлэл, Статистик нийлбэр, Даралт, Буцах процесс, Аяндаа явагдах процесс, Төлөвийн функц, Статистик ансамбль, Температур, Термодинамик тэнцвэр, Термодинамик потенциал, Термодинамик процессууд, Термодинамик төлөв, Термодинамик систем, Зуурамтгай чанар, Эзэлхүүн, Ажил |
| Квант механик | Фейнманы интеграл, Сарнилын онол, Шредингерийн тэгшитгэл, Квант орны онол, Квант статистик механик | Адиабат дөхөлт, Хар биеийн цацаргалт, Харгалзах зарчим, Чөлөөт бөөм, Гамильтониан, Гильберт огторгуй, Адил бөөмс, Матрицын механик, Планкийн тогтмол, Ажиглагч, Операторууд, Квант, Квантчилал, Квант энтанглмент, Квант гармоник хэлбэлзэл, Квант тоо, Туннелийн эффект, Шредингерийн муур, Диракийн тэгшитгэл, Спин, Полгионы функц, Долгионы механик, Бөөм-долгионы хоёдмол чанар, Тэг энерги, Паулийн зарчим, Гейзенбергийн тодорхойгүйн зарчим |
| Харьцангуйн онол | Харьцангуйн тусгай онол, Харьцангуйн ерөнхий онол, Эйнштейний орны тэгшитгэлүүд | Ковариант чанар, Эйнштейний цогцос, Эквивалентын зарчим, 4-импульс, 4-вектор, Харьцангуйн ерөнхий зарчим, Геодезийн хөдөлгөөн, Гравитац, Гравитац - цахилгаан соронзон, Инерциал тооллын систем, Инвариант чанар, Лоренц агшилт, Лоренц цогцос, Лоренц хувиргалт, Масс энергийн эквивалент чанар, Метрик, Минковскийн диаграм, Минковскийн огторгуй, Харьцангуйн зарчим, Хувийн урт, Хувийн хугацаа, Тооллын систем, Тайвны энерги, Тайвны масс, Нэгэн зэрэг байдлын харьцангуй чанар, Огторгуй-хугацаа, Харьцангуйн тусгай зарчим, Гэрлийн хурд, Энерги-импульсын тензор, Хугацааны удаашрал, Ихрийн парадокс, Ертөнцийн шугам |

## Физикийн салбарууд

Физикийн өнөөгийн судалгаанууд материаллаг ертөнцийг өөр өөрийн талаас тусгайлан судалдаг хэд хэдэн том салбарт хуваагддаг.

* Хатуу ба шингэн биеийн физик нь ихэнх үнэлгээгээр физикийн хамгийн том салбар бөгөөд бидэнтэй өдөр бүр дайралддаг ердийн хатуу болон шингэн биетүүд гэх мэт бодисын хэсгүүдийн шинж чанар атомыг бүрдүүлэгч хэсгүүдийн шинж чанарууд болон тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлүүдээс яаж урган гарч буйг судалдаг.

* Атом, молекулын физик ба оптик нь цөөн хэдэн атом молекулуудын (жишээ нь гэрэлтэй харилцан үйлчлэх) шинж чанаруудыг судалдаг. Сүүлийн үед энэ салбарын үлэмж хэсэг хэт өндөр вакуумд хашигдсан саяас тэрбум хүртэлх тооны атомын хамтын шинж чанарыг судалж байна. Энд жишээлбэл Бозе-Эйнштэйний конденцат хамаарах бөгөөд энэ салбар хатуу ба шингэн биеийн физиктэй нягт холбоотой.

* "Их энергийн физик" гэж бас нэрлэгддэг эгэл бөөмийн физик нь бүх материйг бүрдүүлж буй эгэл бөөмсийг оролцуулан атомоос үлэмж жижиг хэмжээтэй бөөмсийг судалдаг.

* Астрофизик нь физикийн хуулиудыг тэнгэрт явагдаж буй үзэгдлүүдийг тайлбарлахад хэрэглэнэ. Энд Нар ба нарны аймгийн бусад биетүүдээс эхлэн ертөнцийг бүхэлд нь авч үздэг.

Хорьдугаар зуунаас эхлэн физикийн тусгаар салбарууд маш нарийн болж хөгжсөн бөгөөд одоо үед физикчид бүх амьдралынхаа турш зөвхөн нэг салбарт ажиллах нь хэвийн үзэгдэл болоод байна. Альберт Эйнштейн (1879-1955) ба Лев Давидович Ландау (1908-1968) мэт физикийн олон салбарт амжилттай ажилладаг физикчид өнөө үед маш цөөрчээ.

Дорх хүснэгтэд физикийн нилээд хэдэн салбар ба дэд салбарыг жагсааж үзүүлэв.

| Салбар | Дэд салбарууд | Холбогдох онолууд | Концепцууд |
| --- | --- | --- | --- |
| Астрофизик | Космологи, Гравитацын физик, Их энергийн астрофизик, Гаригийн астрофизик, Плазмын физик, Огторгуйн физик, Одны астрофизик | Их Тэсрэлт, Лямбда-ХХМ загвар, Сансрын инфляци, Харьцангуйн ерөнхий онол, Ньютоны ертөнц дахины таталцлын хууль | Хар нүх, Эртний үлдэгдэл дулааны цацаргалт, Сансрын утас, Сансар, Хар энерги, Хар матери, Галактик, Гравитац, Гравитацын цацаргалт, Гравитацын сингуляр цэг, Гариг, Нарны аймаг, Од, Супернова, Ертөнц |
| Атомын, молекулын болон оптик физик | Атомын физик, Молекулын физик, Атомын ба молекулын астрофизик, Химийн физик, Оптик, Фотоник | Квант оптик, Квант хими, Квант мэдээлэл зүй | Атом, Молекул, Дифракц, Цахилгаан соронзон цацаргалт, Лазер, Туйлшрал, Спектрийн шугам, Кашимир эффект |
| Эгэл бөөмийн физик | Цөмийн физик, Цөмийн астрофизик, Эгэл бөөмийн астрофизик, Эгэл бөөмийн физикийн феноменологи | Стандарт загвар, Квант орны онол, Квант электродинамик, Квант хромодинамик, Цахилгаан-сул онол, Эффектив орны онол, Торт орны онол, Торт калибровкийн онол, Калибровкийн онол, Супер тэгшхэм, Их нэгдлийн онол, Супер утасны онол, M-онол | Тулгуур хүчнүүд (гравитацын, цахилгаан соронзон, сул, хүчтэй), Эгэл бөөм, Спин, Антиматери, Тэгшхэмийн аяндаа эвдрэл, Нейтриногийн хэлбэлзэл, Дүүжин даажингийн механизм, Бран, Утас, Квант гравитац, Бүхний онол, Вакуумын энерги |
| Хатуу ба шингэн биеийн физик | Хатуу биеийн физик, Их даралтын физик, Нам температурын физик, Гадаргуугийн физик, Нано масштабын ба мезоскопик физик, Полимерын физик | Бардин-Купер-Шрифферийн ба Боголюбовын онолууд, Блохын долгион, Ферми хий, Ферми шингэн, Олон биеийн онол | Бодисын төлөвүүд (хий, шингэн, хатуу, Бозе-Эйнштейний конденсат, хэт дамжуулагч, хэт шингэн), Цахилгаан дамжуулал, Соронзон, Өөрөө эрэмбэлэгдэх үзэгдэл, Спин, Тэгшхэмийн аяндаа эвдрэл |

|  |
| --- |
| **Физикийн үндсэн салбарууд** |
|
Сонгодог механик | Цахилгаан соронзон | Термодинамик | Харьцангуйн ерөнхий онол | Квант механик  |
|
Эгэл бөөмийн физик | Хатуу ба шингэн биеийн физик | Атомын, молекулын ба оптик физик  |