物理学
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物理學簡稱物理,又稱格致。歐洲“物理”一詞的最先出自希臘文φυσικός，原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學為“自然哲學”。
從最廣義的方面來說，物理學即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中“物理”一詞起自於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，主要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；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解相關系統。在古典時代，物理學時常會與其暹羅雙胞胎自然哲學合併在一起。直到十九世紀物理學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来。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，如化學、生物學、天文和地質等。特别是化學。化學與某些物理學領域的關係深遠，如量子力學、熱力學和電磁學。
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[编辑] 簡史
从古时候起，人们就尝试着理解这个世界：为什么物体会往地上掉，为什么不同的物质有不同的性质等等。宇宙的性质同样是一个谜，比如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循著什么规律在运动，并且是什么力量决定着这些规律。人们提出了各种理论试图解释这个世界，然而其中大多數理論都是错误的。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论，它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。像托勒密和亞里士多德提出的理論，其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的[1]。当然也有例外，比如印度的一些哲学家和天文学家在 原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的，再比如希腊的思想家阿基米德在力学方面导出了许多正确的结论，比如阿基米德定律。
在17世紀末期，由於人們樂意對原先持有的真理提出疑問並尋求新的答案，最後導致了重大的科學進展，這個時期現在被稱為科學革命。科學革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要發展，包括：印度數學暨天文學家阿耶波多(Aryabhata)以日心的太陽系引力為基礎所發展而成的行星軌道之橢圓的模型[2]、由穆斯林科學家伊本·海薩姆(Ibn al-Haitham)所發展的光學理論[3] [4] 、由波斯的天文學家Muhammad al-Fazari所發明的星象盤[5]，以及波斯科學家納西爾·艾德丁·圖西(Nasir al-Din al-Tusi)所指出托勒密體系之重大缺陷[6]。
[编辑] 理論與概念
尽管物理學的研究範圍十分廣泛，相對應的理論也很眾多，但有一些理論被證明是最基本的，其正確性是被普遍接受的。這些理論被看作是物理學的中心學說和基礎理論。他們也是成為一個物理學家所必備的知識。
| 理論 | 重要主題 | 重要概念 |
|---|---|---|
| 古典力學 | 牛頓運動定律、拉格朗日力學、哈密頓力學、運動學、靜力學、動力學、聲學、流體力學、連續介質力學、混沌理論 | 時間、空間、轉動、位移、速度、加速度、質量、力、力矩、動量、角動量、能量、功、功率、振動、波、振動學 |
| 電磁學 | 電學、磁學、電動力學、光學 | 電荷、電流、電導、電阻、電場、磁場、磁通、電磁場、電磁感應、電磁輻射、電磁波 |
| 熱力學和統計力學 | 熱機、分子運動論 | 溫度、熱量、内能、自由能、熵、壓强、配分函數、平衡態、態函數、漲落、相、相變 |
| 相對論 | 狹義相對論、廣義相對論、愛因斯坦場方程 | 時空、引力場、引力波、四維動量、勞侖兹變換、相對性原理、等效原理、協變性 |
| 量子力學 | 舊量子論、矩陣力學、波動力學、量子場論、相對論量子力學 | 波函數、哈密頓量、全同粒子、自旋、波粒二象性、不確定原理、零點能、量子、量子化、能級 |
[编辑] 研究
[编辑] 主要領域
物理學的研究領域主要依據研究對象的尺度劃分。
| 領域 | 分支領域 | 主要理論 |
|---|---|---|
| 天體物理學 | 宇宙學、等離子體物理學 | 大爆炸宇宙學、暴漲宇宙模型、廣義相對論、ΛCDM模型 |
| 凝聚態物理學 | 固體物理學、低溫物理學、介觀物理學、高分子物理學、奈米科技 | BCS理論、費米氣體理論、布洛赫波、費米液體理論、多體理論 |
| 原子物理學、分子物理學和光學 | 原子天文物理學、分子動力學、非線性光學、光譜學 | 量子光學、量子化學、量子計算機 |
| 粒子物理學 | 核子物理學、粒子物理學、粒子天文物理學、加速器物理學 | 標準模型、量子場論、量子色動力學、規範場論、大統一理論、超對稱、超弦理論、M理論 |
[编辑] 相關領域
[编辑] 參閱
[编辑] 參考文獻
- ^ Evans, James (1998), The history & practice of ancient astronomy, U.S.A.: Oxford University Press, ISBN 9780195095395, at pp. 19,396
- ^ K. V. Sarma (2001), "Āryabhaṭa: His name, time and provenance", Indian Journal of History of Science 36 (4): 105–115
- ^ Sabra, A. I., trans. (1989), The Optics of Ibn al-Haytham. Books I-II-III: On Direct Vision. English Translation and Commentary. 2 vols, London: The Warburg Institute, University of London, ISBN 0-85481-072-2, OCLC 165564751 165564771 180528350 180528355 180528359 21530166 230045836 24910015 59836570
- ^ Sabra, A. I. (October-December 2003), "Ibn al-Haytham: Brief life of an Arab mathematician", Harvard Magazine
- ^ Frye, Richard N. (2000), The golden age of Persia: the Arabs in the East (2nd ed.), Phoenix Press, ISBN 9781842120118, at pp. 163
- ^ Ragep, F. J. (1993), Nasir Al-Din Al-Tusi's Memoir on Astronomy, vol. 1, Springer, ISBN 9783540940517, at pp. 194-196
[编辑] 外部連結
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