Matematyka a fizyka - ile mają ze sobą wspólnego?

Matematyka i Fizyka

Na początku należałoby zadać sobie pytanie czy matematyka by istniała bez fizyki i fizyka bez matematyki. O ile matematyka bez fizyki mogłaby istnieć, jednak byłaby po prostu abstrakcyjna, to dokładna fizyka bez matematyki nie ma racji bytu. Można nawet rzec, że fizyka to jedna z dziedzin matematyki, która zajmuje się badaniem zjawisk przyrodniczych, przemian energii oraz materii. Tworzy się pewne relacje i związki pomiędzy danymi wielkościami fizycznymi, a wszystko wyraża się i liczy się za pomocą wszelkich pojęć i wzorów matematycznych: liczb, wektorów czy tensorów.

Jak liczylibyśmy najprostsze fizyczne wartości bez matematyki?

Odpowiedź jest prosta - nie dałoby się. Człowiek by musiał wymyślić nową dziedzinę, która określałaby pewne wartości pozwalające zrozumieć fizykę, a przy istniejącej już matematyce jest to dla nas abstrakcyjne. Żeby obliczyć prędkość pewnego obiektu, musimy znać dane wyrażone za pomocą liczb np. liczb wymiernych. Żeby je ze sobą porównywać i wyciągnąć z danych (drogi i czasu) prędkość, musimy zastosować działania matematyczne takie jak dzielenie. Samo wyrażenie w postaci liczb wartości jakie przyjmują pojęcia fizyczne takie jak waga, czas, prędkość, droga, ciężar, moc, ciśnienie i wiele innych to już jest matematyka. Również porównanie dwóch wartości - kto porusza się szybciej - określamy przy pomocy matematyki.

Teoria fizyki, choć często powstała dzięki znajomości matematyki, to w niektórych kwestiach bazuje na logice i przyrodzie, jednak jej opisanie, wyliczenie, przekształcanie ze sobą już wymaga do tego matematyki. W szczególności odnosi się to do kwestii czysto abstrakcyjnych. Na przykład ciśnienie - co to jest? Jak to wygląda? Czy widzimy ciśnienie? Nie, ewentualnie możemy poczuć jego zmianę, jednak samemu ciężko nam określić wartość ciśnienia i je porównać. Do tego wykorzystujemy inne dane takie jak wartość siły działającej na daną powierzchnię. Powierzchnia - wiemy co to jest i jak duża jest a siłę potrafimy zmierzyć.

Fizyka matematyczna

Bardzo ciekawą dziedziną na pograniczu teorii fizyki i matematyki jest właśnie fizyka matematyczna. Jest to pewien dział, który zajmuja się rozwijaniem działów matematyki, które są właśnie wykorzystywane w fizyce. To właśnie fizyka matematyczna uściśla wszelkie matematyczne podstawy teorii fizyki i to jak pojmujemy fizykę dzięki matematyce.

Fizyka w szkołach

W szkołach podstawowych i średnich zadania fizyczne dzielą się na dwa rodzaje - teoretyczne, do których potrzebna jest pewna wiedza matematyczna, a po jej poznaniu można przejść do zadań praktycznych. W zadaniach praktycznych wykorzystuje się wszelkie wzory, porównania, przekształcenia jednostek, liczymy wartości - czyli wszystko to, do czego przygotowała ucznia matematyka. Tezę tą potwierdza fakt, że najczęściej uczniowie, którzy nie radzą sobie z matematyką i jej po prostu nie lubią, mają podobne problemy z fizyką, gdyż są to bardzo podobne do siebie przedmioty i oba bazują na dobrej umiejętności logicznego myślenia oraz liczenia i stosowania wzorów.