物理物理物理物理

【專家解說】：物理學(xué)是研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，物理學(xué)研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動形式和規(guī)律，因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。它的理論結(jié)構(gòu)充分地運用數(shù)學(xué)作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)今最精密的一門自然科學(xué)學(xué)科。
基本定義編輯
物理學(xué)是一種自然科學(xué)，注重于研究物質(zhì)、能量、空間、時間，尤其是它們各自的性質(zhì)與彼此之間的相互關(guān)系。物理學(xué)是關(guān)于大自然規(guī)律的知識；更廣義地說，物理學(xué)探索分析大自然所發(fā)生的現(xiàn)象，以了解其規(guī)則。

物理學(xué)（Physics）：物理現(xiàn)象、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用、物質(zhì)運動規(guī)律
物理學(xué)研究的范圍 ——物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級
空間尺度：
原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細(xì)胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恒星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質(zhì)空間尺寸的層次。
微觀粒子Microscopic：質(zhì)子 10-15 m
介觀物質(zhì)mesoscopic
宏觀物質(zhì)macroscopic
宇觀物質(zhì)cosmological 類星體 10^26m
時間尺度：
基本粒子壽命 10-25s
宇宙壽命 1018s
按空間尺度劃分：量子力學(xué)、經(jīng)典物理學(xué)、宇宙物理學(xué)
按速率大小劃分： 相對論物理學(xué)、非相對論物理學(xué)
按客體大小劃分：微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運動速度劃分： 低速，中速，高速
按研究方法劃分：實驗物理學(xué)、理論物理學(xué)、計算物理學(xué)

分類簡介編輯
●牛頓力學(xué)(Mechanics)與理論力學(xué)(Rational mechanics)研究物體機械運動的基本規(guī)律及關(guān)于時空相對性的規(guī)律
●電磁學(xué)(Electromagnetism)與電動力學(xué)(Electrodynamics)研究電磁現(xiàn)象，物質(zhì)的電磁運動規(guī)律及電磁輻射等規(guī)律
●熱力學(xué)(Thermodynamics)與統(tǒng)計力學(xué)(Statistical mechanics)研究物質(zhì)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(yīng)以及相關(guān)的動力學(xué)規(guī)律
●量子力學(xué)(Quantum mechanics)研究微觀物質(zhì)運動現(xiàn)象以及基本運動規(guī)律
此外，還有：
粒子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、原子與分子物理學(xué)、固體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、激光物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、地球物理學(xué)、生物物理學(xué)、天體物理學(xué)等等。

研究領(lǐng)域編輯
物理學(xué)研究的領(lǐng)域可分為下列四大方面：
1.凝聚態(tài)物理——研究物質(zhì)宏觀性質(zhì)，這些物相內(nèi)包含極大數(shù)目的組元，且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態(tài)相是固體和液體，它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態(tài)相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(tài)（在十分低溫時，某些原子系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)）；某些材料中導(dǎo)電電子呈現(xiàn)的超導(dǎo)相；原子點陣中出現(xiàn)的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態(tài)物理一直是最大的的研究領(lǐng)域。歷史上，它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出，采用此名。
2.原子，分子和光學(xué)物理——研究原子尺寸或幾個原子結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，物質(zhì)-物質(zhì)和光-物質(zhì)的相互作用。這三個領(lǐng)域是密切相關(guān)的。因為它們使用類似的方法和有關(guān)的能量標(biāo)度。它們都包括經(jīng)典和量子的處理方法；從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層，集中在原子和離子的量子控制；冷卻和誘捕；低溫碰撞動力學(xué)；準(zhǔn)確測量基本常數(shù)；電子在結(jié)構(gòu)動力學(xué)方面的集體效應(yīng)。原子物理受核的影晌。但如核分裂，核合成等核內(nèi)部現(xiàn)象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結(jié)構(gòu)以及它們，內(nèi)外部和物質(zhì)及光的相互作用，這里的光學(xué)物理只研究光的基本特性及光與物質(zhì)在微觀領(lǐng)域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質(zhì)和能量的基本組元及它們間的相互作用；也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在，只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現(xiàn)。據(jù)基本粒子的相互作用標(biāo)準(zhǔn)模型描述，有12種已知物質(zhì)的基本粒子模型（夸克和輕粒子）。它們通過強，弱和電磁基本力相互作用。標(biāo)準(zhǔn)模型還預(yù)言一種希格斯-波色粒子存在?，F(xiàn)正尋找中。
4.天體物理——天體物理和天文學(xué)是物理的理論和方法用到研究星體的結(jié)構(gòu)和演變，太陽系的起源，以及宇宙的相關(guān)問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學(xué)，電磁學(xué)，統(tǒng)計力學(xué)，熱力學(xué)和量子力學(xué)。1931年卡爾發(fā)現(xiàn)了天體發(fā)出的無線電訊號。開始了無線電天文學(xué)。天文學(xué)的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外，超紫外，伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內(nèi)宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現(xiàn)代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀(jì)早期哈勃從圖中發(fā)現(xiàn)了宇宙在膨脹，促進了宇宙的穩(wěn)定狀態(tài)論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn)，證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上：愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型；它包括宇宙的膨脹，黑能量和黑物質(zhì)。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數(shù)據(jù)和現(xiàn)有宇宙模型的改進，可期待出現(xiàn)許多可能性和發(fā)現(xiàn)。尤其是今后數(shù)年內(nèi)，圍繞黑物質(zhì)方面可能有許多發(fā)現(xiàn)。
物理學(xué)史編輯
●伽利略·伽利雷（1564年-1642年）人類現(xiàn)代物理學(xué)的創(chuàng)始人，奠定了人類現(xiàn)代物理科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)。
● 1900-1926年 建立了量子力學(xué)。
● 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。
● 1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發(fā)明了晶體管，標(biāo)志著信息時代的開始。
● 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。
● 1958年杰克.基爾比發(fā)明了集成電路。
● 20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路。
物理與物理技術(shù)的關(guān)系：
● 熱機的發(fā)明和使用，提供了第一種模式：技術(shù)—— 物理—— 技術(shù)
● 電氣化的進程，提供了第二種模式：物理—— 技術(shù)—— 物理
當(dāng)今物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系兩種模式并存，相互交叉，相互促進“沒有昨日的基礎(chǔ)科學(xué)就沒有今日的技術(shù)革命”。例如：核能的利用、激光器的產(chǎn)生、層析成像技術(shù)(CT)、超導(dǎo)電子技術(shù)、粒子散射實驗、X 射線的發(fā)現(xiàn)、受激輻射理論、低溫超導(dǎo)微觀理論、電子計算機的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立，事先都在物理學(xué)中經(jīng)過長期的醞釀。
物理學(xué)的方法和科學(xué)態(tài)度：提出命題 → 理論解釋 → 理論預(yù)言 → 實驗驗證 →修改理論。
現(xiàn)代物理學(xué)是一門理論和實驗高度結(jié)合的精確科學(xué)，它的產(chǎn)生過程如下：
①物理命題一般是從新的觀測事實或?qū)嶒炇聦嵵刑釤挸鰜?，或從已有原理中推演出來?br />②首先嘗試用已知理論對命題作解釋、邏輯推理和數(shù)學(xué)演算。如現(xiàn)有理論不能完美解釋，需修改原有模型或提出全新的理論模型；
④新理論模型必須提出預(yù)言，并且預(yù)言能夠為實驗所證實；
⑤一切物理理論最終都要以觀測或?qū)嶒炇聦崬闇?zhǔn)則，當(dāng)一個理論與實驗事實不符時，它就面臨著被修改或被推翻。
● 怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)？
著名物理學(xué)家費曼說：科學(xué)是一種方法，它教導(dǎo)人們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，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(xué)家愛因斯坦說：發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把專業(yè)知識放在首位.如果一個人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)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(xì)節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會更好地適應(yīng)進步和變化 。
● 學(xué)習(xí)的觀點：從整體上邏輯地，協(xié)調(diào)地學(xué)習(xí)物理學(xué)，了解物理學(xué)中各個分支之間的相互聯(lián)系。
● 物理學(xué)的本質(zhì)：物理學(xué)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)象中感受自然界的規(guī)則，并試圖以這些規(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，這是物理學(xué)，甚至是所有自然科學(xué)共同追求的目標(biāo)。
以物理學(xué)為基礎(chǔ)的相關(guān)科學(xué)：化學(xué)，天文學(xué)，自然地理學(xué)等。