Il verbo sperimentare è al centro di ogni disciplina scientifica ma, in modo particolare, è al centro della fisica.
La fisica (dal greco phýsis = natura) è la scienza che studia i fenomeni naturali (a esclusione di quelli che comportano trasformazioni chimiche della materia e i processi biologici), al fine di descriverli misurandone le proprietà (o grandezze) e stabilendo tra queste relazioni matematiche (leggi).
Originariamente branca della filosofia, la fisica è stata chiamata almeno fino al XVIII secolo filosofia naturale. Solo in seguito alla codifica del metodo scientifico di Galileo Galilei, negli ultimi trecento anni si è talmente evoluta e sviluppata e ha conseguito risultati di tale importanza da conquistarsi piena autonomia e autorevolezza. Essa si è distinta dalla filosofia per ovvie ragioni di metodo di indagine.
La correlazione tra questa disciplina e il verbo sperimentare nasce proprio dal metodo di indagine scelto per lavorare, ossia il metodo sperimentale. Come già spiegato nello step 16, il metodo sperimentale si suddivide in varie fasi
- Osservazione del fenomeno
- Formulazione di ipotesi interpretativa, la cui validità viene messa alla prova tramite degli esperimenti. Le ipotesi consistono nella spiegazione del fenomeno attraverso l'assunzione di principi fondamentali, in modo analogo a quanto viene fatto in matematica con assiomi e postulati. L'osservazione produce come conseguenza diretta le leggi empiriche. Se la sperimentazione conferma un'ipotesi, la relazione che la descrive viene detta legge fisica.
Un insieme di leggi possono essere unificate in una teoria fondata su principi che permettano di spiegare il maggior numero possibile di fenomeni: questo processo permette anche di prevedere nuovi fenomeni che possono essere scoperti sperimentalmente. Le leggi e le teorie fisiche, come tutte le leggi scientifiche sono in linea di massima sempre provvisorie, nel senso che sono considerate vere finché non vengono in qualche modo confutate. Infine ogni teoria può essere sostituita da una nuova teoria che permetta di predire i nuovi fenomeni osservati con un'accuratezza superiore ed eventualmente in un più ampio contesto di validità.
Cardine della fisica sono i concetti di grandezza fisica e misura: le grandezze fisiche sono ciò che è misurabile secondo criteri concordati (è stabilito per ciascuna grandezza un metodo di misura e un'unità di misura). Le misure sono il risultato degli esperimenti. Le leggi fisiche sono quindi generalmente espresse come relazioni matematiche fra grandezze, verificate attraverso misure. I fisici studiano quindi in generale il comportamento e le interazioni della materia attraverso lo spazio e il tempo.
Per queste sue caratteristiche, cioè il preciso rigore di studio dei fenomeni analizzati, è unanimemente considerata la scienza dura per eccellenza tra tutte le scienze sperimentali o scienze esatte grazie al suo approccio teso alla comprensione non solo qualitativa, ma anche quantitativa con la stesura delle suddette leggi universali di natura matematica in grado di fornire una previsione sullo stato futuro di un fenomeno o di un sistema fisico.
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