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物理学物理学


 

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简介编辑本段回目录

物理(Physics)全称物理学。

欧洲“物理”一词的最先出自希腊文φυσικ,原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语、日语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式着作《物理小识》。在物理学的领域中,研究的是宇宙的基本组成要素:物质、能量、空间、时间及它们的相互作用;借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的,直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。在现代,物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。物理学理论通常以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理学定律。然而如同其他很多自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能经过反覆的实验来检验。

物理学与其他许多自然科学息息相关,如数学、化学、生物、天文和地质等。特别是数学和化学。化学与某些物理学领域的关系深远,如量子力学、热力学和电磁学,而数学是物理的基本工具,也就是物理依赖着数学。

定义编辑本段回目录

物理学一本不错的物理书

物理学(PHYSICS)是研究物质世界固有性质及其运动规律的科学。是人类认识自然,适应自然的过程中较早出现的学科。

一. 物理学要解决三个问题:

1. 如何描述物质的性质:所谓研究,最重要的莫过于能够说清楚一个事物的内在/固有属性,即它的性质,例如质量,形状,尺寸,硬度熔点沸点溶解度导电性导热性弹性塑性刚性柔性挠性顺变性触变性流变性,等等。你把这些统统告诉我,十有八九我就知道你说的是什么东西了。那怎么才能够获得这些性质的知识呢?进行物理研究,实验!这就是物理。

2. 如何描述物质的运动:物质总是存在于三维空间和一维时间。物理学家最高兴的一件事就是,知道 t 时刻的坐标(x, y, z),预测下一时刻 t' 的坐标(x', y', z'),因为这在一定程度上达成了认识自然的目的。然而挫败是常有的,你猜我出门会先迈左脚还是右脚?不管怎么说,有些情况下,还是能够描述物质运动的:简单如从实体抽象出来的质点质点系统的运动方程,电子的运动方程,复杂的就用统计的办法描述,一个经典的例子就是气体分子运动论,难一点的例如布朗运动。不要狭隘的理解运动,物态变化也是运动的一种形式,更极端的,能量物质的互变也是运动的一种形式,也需要描述。其中大概麦克斯韦方程组最成功了。

3. 如何解释物质运动的背后原因、规律:物理学家不满足于描述物质的运动,还要解决“为什么”的问题(你也是这样想滴)。于是就不断总结各种规律,并写成 law, law 可是法律啊,不过他们管这叫“定律”。于是就有了牛顿定律,热力学定律,等等,还有数不清的小定律。除此之外,还有一种叫“原理”的东东,什么测不准原理能量最小原理等。千万注意,“原理”可是物理学大厦的基石,轻易动不得的。

二. 物理学是一种科学的研究方法

人们将自己对物质世界的认识归纳起来,条理化,定量或半定量化,设计实验,通过科学仪器进行实验,得出结果来验证自己的想法,发现不对的地方就进行改进,继续实验,验证,改进,周而复始,逐步逼近真理。这种研究方法就是物理学的方法。

诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。

有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族!

三. 其它

教条主义者将物理学从研究角度及观点不同,分为微观宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。

下面是物理学研究的范围——物质世界的层次和数量级

空间尺度:

微观 Microscopic    介观物质 mesoscopic  宏观物质 macroscopic  宇观物质 cosmological

时间尺度:

 基本粒子寿命 10^-25 s  宇宙寿命 10^18 s

分类编辑本段回目录

物理学生物化学与生物物理学

1. 根据物理学科发展进程,可分为:

经典物理学(classical physics):19世纪末以经典电磁理论的建立为标志,经典物理学的发展达到顶峰,经典物理学几乎可以解释一切当时已知的物理问题。即使是在现在,我们遇到的大部分物理问题也都还可以用经典物理学解决,特别是化学生物学等领域内,存在着大量的经典近似

现代物理学 (modern physics):现代物理学通常是指20世纪初开始发展起来的物理学,包括相对论量子力学原子和核物理学粒子物理学等。现代物理学的出现源于当时新的实验事实的出现,最重要的要数迈克耳逊—莫雷试验黑体辐射实验,物理学产生空前危机。以太被否定,原子模型建立,光速不变原理提出,量子力学建立等,标志着现代物理学的建立。今天计算机,激光,半导体等现代科技的产生概源于现代物理学。

2. 根据研究的物质运动形态和具体研究对象,可分为:

力学(Mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律

热学(Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现

电磁学(Electromagnetics)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律

光学(optics)研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的基础学科

原子物理学(atomic physics)研究原子的组成、排布及其运动、转化规律的科学

此外,物理学分支的细化还衍生出许许多多不尽统一的新兴学科,例如:
粒子物理学原子核物理学固体物理学(凝聚态物理学)、激光物理学等离子体物理学地球物理学大气物理学气象学)、天体物理学天文学)、海洋物理学海洋学)等等。

3. 根据研究方法的侧重点,可分为: 

理论物理学计算物理学)和实验物理学技术物理学)。

物理变化编辑本段回目录

物理学物理学

1.物理变化:指没有新物质生成的变化;

2.物理变化表现该物质的物理性质,物理性质是指物质不需要发生化学变化就表现出来的性质如颜色、气味、状态、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、导电性等;而化学变化变现为物质的化学性质,物质在化学变化中表现出来的性质如可燃性、稳定性、氧化性、还原性、酸碱性等;可见物理变化和化学变化的本质区别是看有没有新物质的生成。

3.物理变化现象:很广的,只要物质在时间上发生变化都是;化学变化:发光,发热,生成沉淀,生成气体是中学阶段常规的现象,但有些反应是肉眼看不到的,如二氧化碳和水反应。

4.物理变化包括化学变化:化学变化就看有没有新旧化学键的破裂与形成。

物理性质是物质化学键没有被破坏和形成而表现出来的性质:化学性质是通过破坏物质化学键而表现出来的性质(就是物质要通过化学反应才说他有这个化学性质)。

研究方法编辑本段回目录

研究方法主要有:                                                                               

物理学物理学

1.演绎法即推理、演算;         

2.归纳法即假设、模型;         

3.实验法;

物理学是一门实验的科学,发展离不开实验和观测。物理学中,有自己的一套获取知识、组织知识和应用知识的有效步骤。首先是从实验、或原理中提出命题;其次是根据不同的题,通过建立物理模型、用已知原理和推测对现象作定性解释、根据现理论进行推理和数学演算作定量解释,这一步称为推测答案;当新事实与旧理论不符时,提出假说;然后,进行理论预言,实验检验;如果假说与实验有出入,则就修正理论;再实验检验,反复多次,假说上升至理论,并付诸应用。有时,创造发明则依靠物理学家的直觉、想象力和洞察力

对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的目标,但不是唯一目标。

思想理论编辑本段回目录

物理学物理学
物理与形而上学的关系

在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不包依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。

对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。

开设理论物理的院校编辑本段回目录

物理学物理学

[北京]

清华大学北京大学北京科技大学北方交通大学北京邮电大学北京理工大学北京航空航天大学北京工业大学中国农业大学石油大学中央民族大学

[天津]

南开大学天津大学天津理工学院

[河北]

河北工业大学河北大学河北科技大学燕山大学

[山西]

太原理工大学山西大学

[内蒙古]

内蒙古大学

[辽宁]

东北大学大连理工大学沈阳工业大学

[吉林]

吉林大学吉林工业大学长春光学精密机械学院

[黑龙江]

哈尔滨工业大学哈尔滨理工大学黑龙江大学

[上海]

复旦大学上海交通大学同济大学华东理工大学东华大学上海大学

[江苏]

南京大学东南大学中国矿业大学南京理工大学河海大学

[浙江]

宁波大学浙江工业大学杭州电子工业学院

[安徽]

中国科学技术大学安徽大学合肥工业大学淮南工业学院

[福建]

福州大学华侨大学

[江西]

南昌大学南昌航空工业学院

[山东]

山东大学烟台大学青岛大学

[河南]

郑州大学洛阳工学院

[湖北]

武汉大学华中科技大学江汉石油学院

[湖南]

湖南大学中南大学

[广东]

暨南大学华南理工大学汕头大学深圳大学

[重庆]

重庆大学

[四川]

四川大学电子科技大学西南民族学院

[贵州]

贵州民族学院

[云南]

云南大学云南师范大学

[陕西]

西北大学西安交通大学西北工业大学西安电子科技大学西安理工大学

[甘肃]

兰州大学

[新疆]

新疆大学

相关领域编辑本段回目录

相关著作编辑本段回目录

赵凯华 《定性与半定量物理学》 高等教育出版社 1991年

王楚,李椿等 《基础物理教程 力学》 北京大学出版社

张三慧 《大学物理学》 第一册 力学(第二版)  清华大学出版社

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