對物理學的感受.

【專家解說】：什么是物理學 物理學是研究自然界的物質結構、物體間的相互作用和物體運動最一般規(guī)律的自然科學。物理學研究的范圍 -- 物質世界的層次和數(shù)量級物理學 (Physics)質子 10-15 m空間尺度:物 質 結 構物質相互作用物質運動規(guī)律微觀粒子Microscopic介觀物質mesoscopic宏觀物質macroscopic宇觀物質cosmological類星體 10 26 m時間尺度:基本粒子壽命 10-25 s宇宙壽命 1018 s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(xiàn)象按空間尺度劃分:量子力學經(jīng)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(tǒng)宏觀系統(tǒng) 按運動速度劃分: 低速現(xiàn)象高速現(xiàn)象 實驗物理理論物理計算物理今日物理學物理學的發(fā)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(guī)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(fā)明創(chuàng)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(nèi)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(jīng)出現(xiàn)的，微觀物理學隨著科技的發(fā)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(fā)表的工作里包含了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是因為那里包含了一個關于自然現(xiàn)象的科學思想方法基礎?！蔽锢韺W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(guī)律作出了深刻的揭示，還因為它在發(fā)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(fā)展都有著重要的貢獻。有人統(tǒng)計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫(yī)學獎，甚至經(jīng)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(fā)現(xiàn)有非物理專業(yè)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(yǎng)的民族是愚蠢的民族! ● 牛頓力學 (Mechanics)研究物體機械運動的基本規(guī)律及關于時空相對性的規(guī)律 ● 電磁學 (Electromagnetism)研究電磁現(xiàn)象,物質的電磁運動規(guī)律及電磁輻射等規(guī)律 ● 熱力學 (Thermodynamics)研究物質熱運動的統(tǒng)計規(guī)律及其宏觀表現(xiàn) ● 相對論 (Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規(guī)律 ● 量子力學 (Quantum mechanics)研究微觀物質運動現(xiàn)象以及基本運動規(guī)律二.物理學的五大基本理論物理學是一門最基本的科學;是最古老,但發(fā)展最快的科學;它提供最多,最基本的科學研究手段.物理學是一切自然科學的基礎物理學派生出來的分支及交叉學科物理學構成了化學,生物學,材料科學,地球物理學等學科的基礎,物理學的基本概念和技術被應用到所有自然科學之中.物理學與數(shù)學之間有著深刻的內(nèi)在聯(lián)系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(tài)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宇宙射線物理學三. 物理學是構成自然科學的理論基礎四. 物理學與技術20世紀,物理學被公認為科學技術發(fā)展中最重要的帶頭學科 ● 熱機的發(fā)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)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(fā)明了晶體管,標志著信息時代的開始 ● 1962年 發(fā)明了集成電路 ● 70年代后期 出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路 ● 1925 26年 建立了量子力學 ● 1926年 建立了費米 狄拉克統(tǒng)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(fā)明大規(guī)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(chuàng)立,事先都在物理學中經(jīng)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(tài)度提出命題推測答案理論預言實驗驗證修改理論現(xiàn)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(xiàn)象作定性解釋,進行邏輯推理和數(shù)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(xiàn)在了解到了什么程度,如何對待疑問和不確定性,證據(jù)服從什么法則;如何思考事物,做出判斷,如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象 .著名物理學家愛因斯坦說:發(fā)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(yè)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(jié)知識為其培訓內(nèi)容的人來,他一定會更好地適應進步和變化 . ● 學習的觀點:從整體上邏輯地,協(xié)調(diào)地學習物理學,了解物理學中各個分支之間的相互聯(lián)系. ● 物理學的本質:物理學并不研究自然界現(xiàn)象的機制(或者根本不能研究)，我們只能在某些現(xiàn)象中感受某些自然界的規(guī)則，并試圖以這規(guī)則來解釋自然界所發(fā)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。