Чому варто вивчати фізику в старших класах?

Чимало читачів цього блогу віком від 16 до 19 років незабаром постануть перед вибором: чи варто їм перейти до поглиблених навчальних програм з математики й, можливо, фізики?

Можливо, ти знаєш, що математика є важливим засобом у наукових/технічних галузях. Не менш важливим є вплив і використання математики в соціальних науках, коли ти користуєшся інтернетом, мобільним телефоном або кермуєш автівкою.

Те саме можна сказати й про фізику: прогрес у фізиці чинить глибокий вплив на життя кожного з нас і на нашу планету.

Фізика — це галузь науки, яка визначає сили, що діють у Всесвіті, те, як ці сили взаємодіють, спричиняючи рух, обмін енергією тощо. Масштаб може бути від мікроскопічного/атомарного аж до галактичного.

За допомогою математики ці процеси можна описати, зрозуміти й, не в останню чергу, перевірити експериментами, спостереженнями та критичним аналізом.

До 15 сторіччя фізика була переважно описовою наукою.

Потім відбулося кілька «революцій»:

Революція 1: Ньютон і Декарт 18/19 сторіччя: Математику подано ​​як засіб, що призвело до правильного розуміння Сонячної системи та механіки загалом.

Революція 2: Розвиток термодинаміки — промислова революція 18-19 сторіч.

Революція 3: Розвиток електромагнетизму — 20-21 сторіччя.

Революція 4: Теорія відносності — 20 сторіччя

Революція 5: Атомна фізика: квантова механіка; ядерна фізика — 21 сторіччя

Викладена тут інформація коротка та лаконічна, без особливих подробиць. Але пам'ятай, що фізика — це «накопичувальна» наука, а введення у фізику часто починається з відправної точки, яка була встановлена ​​приблизно в 17 сторіччі. Якщо ти бажаєш дізнатися більше про різні теорії, ми маємо докладнішу статтю на цю тему.

Деякі інші важливі моменти: Прогрес у фізиці напівпровідників, технології матеріалів, радіаційна технологія й, не в останню чергу, комп'ютерні технології дали нам можливість мати передові пристрої на нашому зап'ясті та в нашій автівці; ці пристрої були предметом фундаментальних досліджень 50 років тому.

Обрання курсу фізики дасть тобі ґрунтовне введення в наведені вище пункти 1-3, які є найважливішими для освоєння та розуміння з погляду методів і розв'язання проблем, а також найактуальнішими й повсякденному житті та в основних інженерних дисциплінах.

Пункти 4 та 5 розглядаються аналітичніше/якісніше, ​​але для їх освоєння необхідне добре знання пунктів 1-3.

Найскладніше — це НЕ математика:

Великий стрибок часто полягає в тому, щоб звикнути до точного визначення енергії, тепла, сили, потужності, швидкості, прискорення та інших понять, які часто довільно використовуються у повсякденній мові, й застосовувати їх правильним чином.

Не менш важливо розвивати здатність до критичного мислення: будь-яка фізична теорія ґрунтується на припущеннях і спрощеннях (наприклад, відсутність тертя, відсутність опору повітря), тому здатність судити про достовірність результатів має вирішальне значення. Справджується й зворотне: правильно спрощуючи рівняння, яке може бути складним, можна розв'язати його та отримати абсолютно належні результати.

Наприклад, уявлення Сонця та планет у вигляді точкових мас, що перебувають під дією сил гравітації, дає дуже добре описання Сонячної системи.

Отже, коли може бути доцільно обрати поглиблене вивчення фізики в старших класах?

Це настійно рекомендується, якщо ти бажаєш продовжити вивчення фізики, хімії, технічних предметів, здобуваючи подальшу освіту.

Вступний урок із фізики може надати належну основу, приміром, якщо ти цікавишся архітектурою, інформатикою чи біологією. Пам'ятай, що також цілком нормально обрати фізику, не плануючи майбутнє в цій галузі. Можливо, тобі просто цікава ця наука?

Якщо розглядати в загальнішому плані, знання, які ти здобудеш на уроках фізики, коли завдання потребує критичного оцінювання припущень, результатів і достовірності, матимуть велике значення в багатьох сферах.

Отже, що, якщо ти обереш фізику для вивчення в університеті?

Звісно, ​​в академічних колах є різні можливості: докторантура, дослідження та викладання. Проте вимоги до вступу може бути важко задовольнити. Можна також стати шкільним учителем.

Так само фізики є дуже привабливими співробітниками для більшості великих корпорацій завдяки широкому досвіду та універсальності.

Автор цієї статті закінчив інженерно-фізичний факультет Норвезького університету природничих і технічних наук (NTNU) 1977 року. За 40 років роботи, здебільшого в нафтовій промисловості, я зміг скористатися майже кожним розділом підручників з математики та фізики.

Серед моїх однокласників є дослідники в галузі медицини, технології матеріалів, а також інженери, які працюють в компаніях «Акер» (Aker), «Еквінор» (Equinor) і міністерствах.