物理學
物理學是研究宇宙間物質存在的基本形式、性質、運動和轉化、內部結構等方面,從而認識這些結構的組成元素及其相互作用、運動和轉化的基本規律的科學。物理學的各分支學科是按物質的不同存在形式和不同運動形式劃分的。人對自然界的認識來自于實踐,隨著實踐的擴展和深入,物理學的內容也在不斷擴展和深入。隨著物理學各分支學科的發展,人們發現物質的不同存在形式和不同運動形式之間存在著聯系,于是各分支學科之間開始互相滲透。物理學也逐步發展成為各分支學科彼此密切聯系的統一整體。物理學家力圖尋找一切物理現象的基本規律,從而統一地理解一切物理現象。這種努力雖然逐步有所進展,但現在離實現這—目標還很遙遠。看來人們對客觀世界的探索、研究是無窮無盡的。
物理(Physics)全稱物理學。歐洲“物理”一詞的最先出自希臘文φυσικ,原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學作“自然哲學”。從最廣泛的意義上來說即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中“物理”一詞起自于明末清初科學家方以智的百科全書式著作《物理小識》。在物理學的領域中,研究的是宇宙的基本組成要素:物質、能量、空間、時間及它們的相互作用;借由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經典時代是由與它極相像的自然哲學的研究所組成的,直到十九世紀物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。在現代,物理學已經成為自然科學中最基礎的學科之一。物理學理論通常以數學的形式表達出來。經過大量嚴格的實驗驗證的物理學規律被稱為物理學定律。然而如同其他很多自然科學理論一樣,這些定律不能被證明,其正確性只能經過反覆的實驗來檢驗。
物理學與其他許多自然科學息息相關,如數學、化學、生物、天文和地質等。特別是數學和化學。化學與某些物理學領域的關系深遠,如量子力學、熱力學和電磁學,而數學是物理的基本工具,也就是物理依賴著數學。
物理學 - 定義
物理學(PHYSICS)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學,簡稱物理。物理學研究的范圍——物質世界的層次和數量級物理學(Physics)質子10-15m空間尺度:物質結構物質相互作用物質運動規律微觀粒子Microscopic介觀物質mesoscopic宏觀物質macroscopic宇觀物質cosmological類星體1026m時間尺度:基本粒子壽命10-25s宇宙壽命1018s緒論E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小的細胞原子原子核基本粒子DNA長度星系團銀河系最近恒星的距離太陽系太陽山哈勃半徑超星系團人蛇吞尾圖,形象地表示了物質空間尺寸的層次物理現象按空間尺度劃分:量子力學經典物理學宇宙物理學按速率大小劃分:相對論物理學非相對論物理學按客體大小劃分:微觀系統宏觀系統按運動速度劃分:低速現象高速現象實驗物理理論物理計算物理今日物理學物理學的發展。
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
其次,物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:“如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那里包含了一個關于自然現象的科學思想方法基礎。”物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在于它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。
大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!
物理學 - 分類
●牛頓力學(Mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關于時空相對性的規律
●電磁學(Electromagnetism)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
●熱力學(Thermodynamics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
●相對論(Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律
●量子力學(Quantummechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外,還有:
粒子物理學、原子核物理學、原子分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
物理學 - 物理學史
●熱機的發明和使用,提供了第一種模式:
●電氣化的進程,提供了第二種模式:核能的利用激光器的產生層析成像技術(CT)超導電子技術技術——物理——技術物理——技術——物理粒子散射實驗X射線的發現受激輻射理論低溫超導微觀理論電子計算機的誕生
●1947年貝爾實驗室的巴丁,布拉頓和肖克來發明了晶體管,標志著信息時代的開始
●1962年發明了集成電路
●192526年建立了量子力學
●1926年建立了費米狄拉克統計
●1927年建立了布洛赫波的理論
●1928年索末菲提出能帶的猜想
●1929年派爾斯提出禁帶,空穴的概念同年貝特提出了費米面的概念
●1957年皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子晶體晶體管的發明大規模集成電路電子計算機信息技術與工程
●幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立,事先都在物理學中經過長期的醞釀.
●當今物理學和科學技術的關系兩種模式并存,相互交叉,相互促進“沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命”.——李政道量子力學能帶理論人工設計材料五.物理學的方法和科學態度提出命題推測答案理論預言實驗驗證修改理論現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來,或從已有原理中推演出來建立模型;用已知原理對現象作定性解釋,進行邏輯推理和數學演算新的理論必須提出能夠為實驗所證偽的預言一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為準則當一個理論與實驗事實不符時,它就面臨著被修改或被推翻六.怎樣學習物理學著名物理學家費曼說:科學是一種方法.它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什么事情是已知的,現在了解到了什么程度,如何對待疑問和不確定性,證據服從什么法則;如何思考事物,做出判斷,如何區別真偽和表面現象.著名物理學家愛因斯坦說:發展獨立思考和獨立判斷地一般能力,應當始終放在首位,而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論,并且學會了獨立思考和工作,他必定會找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來,他一定會更好地適應進步和變化.
●物理學的本質:物理學并不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受某些自然界的規則,并試圖以這規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,并試圖改變自然,這是我們物理,甚至是所有學科,所共同追求的目標。
與物理學相關的基礎科學:化學,天文學,自然地理學。
物理學 - 物理變化
1.物理變化:物質隨時間而發生變化的變化;化學變化:舊化學鍵破裂,新化學鍵形成。
2.物理變化現象:很廣的,只要物質在時間上發生變化都是;化學變化:發光,發熱,生成沉淀,生成氣體是中學階段常規的現象,但有些反應是肉眼看不到的,如二氧化碳和水反應。
3.物理變化包括化學變化:化學變化就看有沒有新舊化學鍵的破裂與形成。
物理性質是物質化學鍵沒有被破壞和形成而表現出來的性質:化學性質是通過破壞物質化學鍵而表現出來的性質(就是物質要通過化學反應才說他有這個化學性質)。
物理學 - 研究方法
對于物理學理論和實驗來說,物理量的定義和測量的假設選擇,理論的數學展開,理論與實驗的比較是與實驗定律一致,是物理學理論的唯一目標。
人們能通過這樣的結合解決問題,就是預言指導科學實踐這不是大唯物主義思想,其實是物理學理論的目的和結構。
物理學 - 思想理論
物理與形而上學的關系
在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不包依賴于它們可能從屬于哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想象和組合。通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇后的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關系。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。
對于物理學來說理論預言與現實一致與否是真理的唯一判斷標準。
物理學 - 開設理論物理的院校
[北京]清華大學、北京大學、北京科技大學、北方交通大學、北京郵電大學、北京理工大學、北京航空航天大學、北京工業大學、中國農業大學、石油大學、中央民族大學
[天津]南開大學、天津大學、天津理工學院
[河北]河北工業大學、河北大學、河北科技大學、燕山大學
[山西]太原理工大學山西大學
[內蒙古]內蒙古大學
[遼寧]東北大學、大連理工大學、沈陽工業大學
[吉林]吉林大學、吉林工業大學、長春光學精密機械學院
[黑龍江]哈爾濱工業大學、哈爾濱理工大學、黑龍江大學
[上海]復旦大學、上海交通大學、同濟大學、華東理工大學、東華大學、上海大學
[江蘇]南京大學、東南大學、中國礦業大學、南京理工大學、河海大學
[浙江]寧波大學、浙江工業大學、杭州電子工業學院
[安徽]中國科學技術大學、安徽大學、合肥工業大學、淮南工業學院
[福建]福州大學、華僑大學
[江西]南昌大學、南昌航空工業學院
[山東]山東大學、煙臺大學、青島大學
[河南]鄭州大學、洛陽工學院
[湖北]武漢大學、華中科技大學、江漢石油學院
[湖南]湖南大學、中南大學
[廣東]暨南大學、華南理工大學、汕頭大學、深圳大學
[重慶]重慶大學
[四川]四川大學、電子科技大學、西南民族學院
[貴州]貴州民族學院
[云南]云南大學、云南師范大學
[陜西]西北大學、西安交通大學、西北工業大學、西安電子科技大學、西安理工大學
[甘肅]蘭州大學
[新疆]新疆大學
其中北大、南京大學、中科大、蘭州大學的物理學比較好。
物理學 - 相關領域
應用學科:聲學、 電子學、材料物理學、高分子物理學
交叉學科:計算物理學、數學物理、物理化學、生物物理學
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