主题:物理学

物理學是一門自然科學,注重于研究物質、能量、空間、時間,尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。物理學是關於大自然規律的知識;更廣義地說,物理學探索分析大自然所發生的現象,以了解其規則。
物理學是最古老的學術之一。在過去兩千年裏,物理學與化學、天文學都曾歸屬於自然哲學。直到十七世紀科學革命之後,物理學才成為一門獨立的自然科學。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如生物物理學、量子化學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。
物理學是自然科學中最基礎的學科之一。經過嚴謹思考論證,物理學者會提出表述大自然現象與規律的假说。倘若這假说能夠通過大量嚴格的實驗檢驗,則可以被歸類為物理定律。但正如很多其他自然科學理論一樣,這些定律不能被證明,其正確性只能靠著反覆的實驗來檢驗。

弱相互作用(又稱弱力或弱核力)是自然的四種基本力中的一種,其餘三種為強核力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰變就是由它引起的,恆星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱相互作用會影響所有費米子,即所有自旋為半奇數的粒子。在粒子物理學的標準模型中,弱相互作用的理論指出,它是由W及Z玻色子的交換(即發射及吸收)所引起的,由於弱力是由玻色子的發射(或吸收)所造成的,所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變,它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定,由於Z及W玻色子比質子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做“弱”,是因為它的一般強度,比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部份粒子在一段時間後,都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外,它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種“味”之間互換。弱力最早的描述是在1930年代,是四費米子接觸相互作用的費米理論:接觸指的是沒有作用距離(即完全靠物理接觸)。但是現在最好是用有作用距離的場來描述它,儘管那個距離很短。在1968年,電磁與弱相互作用統一了,它們是同一種力的兩個方面,現在叫電弱相互作用。弱相互作用在粒子的β衰變中最為明顯,在由氫生產重氫和氦的過程中(恆星熱核反應的能量來源)也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變,此時碳-14通过弱相互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光,常見於超重氫照明;也造就了β伏這一應用領域(把β射線的電子當電流用)。

双缝实验中光子的动力学描述了在双缝实验中,经典电磁波和其量子化的对应物——光子之间的关系。表面上,只要将经典场解释为光子的几率幅,光子的动力学似乎就能用经典的麦克斯韦方程组完全描述。然而,这种解释充满疏漏,并最终会导致矛盾的结论。也就是说,我们不能将电磁场看作是光子的波函数。主要原因在於,电磁场是物理实在的并且是可观测的;而从原理上说(即不管使用什么仪器),满足薛定谔方程的波函数都不是可观测量。从而,电磁场是一种物理实在的可观测场,而不仅仅代表了对振幅取模平方所对应的在某处找到光子的几率。而光子的波函数是否可定义,仍然是一个悬而未决的问题...

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- 1623年6月19日,布莱兹·帕斯卡诞生。
- 1736年6月14日,查尔斯·库仑诞生。
- 1773年6月14日,托马斯·杨诞生。
- 1796年6月1日,尼古拉·卡诺诞生。
- 1798年6月,亨利·卡文迪许成功测定地球质量。
- 1824年6月12日,尼古拉·卡诺发表了他的热机理论。
- 1831年6月13日,詹姆斯·麦克斯韦诞生。
- 1871年6月,麦克斯韦提出了他的麦克斯韦妖理想实验。
- 1902年6月27日,赵忠尧诞生。
- 1905年6月30日,爱因斯坦在德国《物理年鉴》发表《论动体的电动力学》一文。首次提出了狭义相对论。
- 1906年6月8日,玛丽亚·格佩特-梅耶诞生。
- 1931年6月,欧内斯特·劳伦斯在加利福尼亚大学伯克利分校建造了第一台粒子回旋加速器。
- 1995年6月5日,埃里克·康奈尔、沃尔夫冈·克特勒和卡尔·威曼在实验天体物理联合研究所首次成功制得了玻色-爱因斯坦凝聚态物质,三人为此获得2001年的诺贝尔物理学奖。
核心理论: 经典力学 | 运动学 | 静力学 | 动力学 | 拉格朗日力学 | 哈密顿力学 | 连续介质力学 | 流体力学 | 固体力学 | 电动力学 | 狭义相对论 | 广义相对论 | 量子力学 | 量子场论 | 量子电动力学 | 量子色动力学 | 量子光学 | 弦理论 | 热力学 | 统计力学
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背景知识: 参看传记, 科学史, 和学院介绍.

