Fysikk forsøker å finne svar på grunnleggende spørsmål om naturen. For å få til det, utvikler fysikken modeller for å beskrive og forklare systemer, prosesser og sammenhenger. Noen modeller beskriver oppbygging og egenskaper ved fysiske systemer, for eksempel de ulike atommodellene som har vært utviklet gjennom historien. Andre modeller beskriver matematiske sammenhenger mellom fysiske størrelser, for eksempel Ohms lov i elektrisitetslæren, Newtons lover i mekanikken og standardmodellen i partikkelfysikk. Noen modeller er veldig komplekse og omfattende, for eksempel modeller for klimasystemene. Veletablerte modeller i fysikk kan forklare fysiske fenomener og ofte forutsi og tallfeste mulige utfall av prosesser, når startbetingelsene er kjent.
Som andre naturvitenskapelige disipliner er fysikk et empirisk basert fagområde. Det betyr at den gjeldende kunnskapen er den som til enhver tid stemmer best overens med observasjoner og eksperimenter. Derfor har modeller og større teorier i fysikk utviklet seg over tid, i et samspill mellom teori, observasjoner, eksperimenter, teknologiutvikling og diskusjon. For eksempel ble Higgs-bosonets eksistens forutsagt allerede på 1960-tallet. Det kom som en konsekvens av at teoretikere innførte matematiske ledd for det såkalte Higgs-feltet i standardmodellen for partikkelfysikk, slik at modellen skulle tillate at kjente elementærpartikler har masse. Først i 2012 ble Higgs-partikkelen funnet i det enorme fysikkeksperimentet CERN, med bruk av et halvt århundre med utvikling av både teori, teknologi, databeregninger og eksperimentelle metoder.
Et sentralt prinsipp i fysikk er at modellene skal være så enkle som mulig og kunne forklare fenomener innenfor et stort gyldighetsområde. Derfor består fysikk av et relativt lite antall sentrale modeller som beskriver og forklarer veldig mange fysiske fenomener. Modellene er likevel ikke eksakte kopier av virkeligheten, men redskap som beskriver en avgrenset del av virkeligheten og inneholder de aspektene vi har bruk for i en gitt situasjon. Newtons gravitasjonslov og Einsteins generelle relativitetsteori er begge modeller for gravitasjon, men med ulik struktur, gyldighetsområde og bruk. Newtons gravitasjonslov er matematisk veldig enkel, og ligger til grunn for hvordan vi kan beregne tidevann og krefter på et fly og den gjorde oss i stand til å reise til månen. Den har likevel et begrenset gyldighetsområde, og klarer for eksempel ikke å beskrive Merkurs bane rundt sola nøyaktig. Til det og mer eksotiske fenomener der gravitasjon inngår, er Einsteins generelle relativitetsteori et bedre egnet redskap. Den lar oss beregne gravitasjon rundt store stjerner, galakser og svarte hull, og gjør det mulig å regne ut nøyaktig tid om bord på en satellitt. Den har altså et større gyldighetsområde enn Newtons gravitasjonsteori, men er en langt mer avansert matematisk modell som er vanskeligere å bruke. Selv om Einsteins modell i prinsippet kan brukes til alt som involverer gravitasjon, trenger vi ikke å ta den i bruk der Newtons modell er nøyaktig nok.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.