主题:物理学

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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。

典範條目、優良條目

光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质；而光子的粒子性则表现为和物质相互作用时不像经典的粒子那样可以传递任意值的能量，光子只能传递量子化的能量。对可见光而言，单个光子携带的能量约为4×10^-19焦耳，这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子，从而引起视觉。除能量以外，光子还具有动量和偏振态，但单个光子没有确定的动量或偏振态。

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精选图片

拋物線形熔岩流顯示出伽利略的自由落體定律。圖為從夏威夷Pu′u Kahaualea的一個濺落熔岩錐（spatter cone）噴出的達10公尺高的熔岩。

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本日推薦

設定直角坐標系的x-坐標與y-坐標分別為複值希格斯場 $\phi$ 的實部 $\phi _{\mathrm {RE} }$ 與虛部 $\phi _{\mathrm {IM} }$ ，z-坐標為希格斯勢，則參數為希格斯場 $\phi$ 的希格斯勢，其猜想形狀好似一頂墨西哥帽。

希格斯場被假定為一種遍佈於宇宙的量子場。按照標準模型的希格斯機制，某些基礎粒子因為與希格斯場之間交互作用而獲得質量。希格斯玻色子是希格斯場的振動。假若能夠尋找到希格斯玻色子，則可以明確地證實希格斯場也存在於宇宙，就好像從觀察海面的波浪可以推論出大海的存在。連帶地，也可確認希格斯機制與標準模型基本無誤。...

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你知道吗

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  哪種恆星擁有極強磁場?
• 哪种光学干涉仪能使激光器产生单一模式的激光？
• 把原子放在磁场中会出现什么现象？
• 证明以太不存在的著名实验，即迈克耳孙-莫雷实验中使用的是哪一种光学干涉仪？
• 汤川秀树因成功预测哪种粒子而获得1949年诺贝尔物理学奖？
• 超導體在超導態時對磁場完全排斥的現象被稱為甚麼效應？
• 如果宇宙是一个理想流体，什么方程描述了这个流体的压力和密度的关系？

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未解決的物理學問題

暗能量密度、物質密度與宇宙標度因子的對數-對數關係線圖，兩條關係線恰好相交於現在。

宇宙巧合問題（cosmic coincidence problem）：為什麼恰巧就在今期，宇宙的暗能量密度與物質密度幾乎等值？這問題稱為「宇宙巧合問題」。如圖所示，物質密度 $\rho _{m}$ 與宇宙標度因子 $a$ 的三次方成反比：

$\rho _{m}\approx 1/a^{3}$ ，

而暗能量密度 $\rho _{*}$ 與宇宙標度因子的關係式為

$\rho _{*}\approx 1/a^{k}$ ;

其中，$k$ 是依暗能量的本質而定的常數，必需小於3。

假設暗能量是宇宙學常數或真空零點能，則 $k=0$ ，暗能量密度 $\rho _{*}$ 為常數，那麼，這種萬年不遇的巧合實在令人費解。難道暗能量密度是某種純量場，或許暗能量與物質會發生某種耦合，從而造成暗能量密度與物質密度幾乎等值？

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从哪里开始

基础物理学：力学 | 热学 | 电磁学 | 光学

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

主要领域: 天体物理学 | 凝聚态物理学 | 原子物理学 | 分子物理学 | 光学 | 几何光学 | 物理光学 | 原子核物理学 | 粒子物理学 | 等离子体物理学 | 介观物理学 | 低温物理学 | 固体物理学 | 晶体学

交叉学科: 天体物理学 | 大气物理学 | 地球物理学 | 生物物理学 | 物理化学 | 材料科学 | 电子科学 | 计算物理 | 数学物理 | 非线性物理学

背景知识: 参看传记, 科学史, 和学院介绍.

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物理新闻

2020年焦點新聞 下列日期是新聞發布時間，而非事件發表或發現時間

• 10月6日，羅傑·潘洛斯、安德烈婭·蓋茲和賴因哈德·根策爾因對於黑洞的傑出研究獲得諾貝爾物理學獎。
• 6月15日，德國法蘭克福大學教授研究團隊做實驗首次證實九十年前阿諾·索末菲提出的理論：當光子撞擊到單獨分子並且使其發射出電子時，該單獨離子會朝著光源移動。
• 5月6日，歐洲南天天文台研究團隊宣布，在恆星星系HD 167128觀測到距今為止距離地球最近的黑洞。

2019年

• 10月8日，因為對於人們了解宇宙演化與地球在宇宙裡的席位做出貢獻，吉姆·皮布爾斯、米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎洛茲獲得2019年諾貝爾物理學獎。
• 7月31日，大型強子對撞機的超環面儀器實驗團隊找到光子與光子散射的確切證據，超過背景期望值8.2 個標準差。
• 7月15日，美國NIST研究團隊發展成功當今最準確的時鐘，Al⁺離子鐘，準確度為10¹⁸分之一。
• 5月22日，阿貢國家實驗室實驗團隊發現新超導材料三氫化鑭，其臨界超導溫度為-23C，是至今為止最高溫度。
• 4月10日，事件視界望遠鏡團隊宣布，首次成功觀測到在室女A星系中央的超大質量黑洞。
• 3月29日，麻省理工學院實驗團隊報告，暗物質實驗ABRACADABRA 第一回合並未發現任何軸子存在的蛛絲馬跡。
• 3月21日，雪城大學教授薛爾頓·斯同恩的研究團隊做實驗證實，魅夸克的物質與反物質對於衰變具有不對稱性，這可能是物質宇宙形成的重要因素。
• 3月15日，使用緲子探測器，塔塔基礎研究學院的研究團隊發現，雷暴可以產生高達13億伏特的電壓！
• 1月3日，中國國家航天局的探測器嫦娥四號成功在月球背面南半部的馮·卡門環形山著陸。

物理学史上的7月

• 1635年7月18日，罗伯特·胡克诞生。
• 1687年7月5日，牛顿的《自然哲学的数学原理》出版。
• 1698年7月17日，皮埃尔·莫佩尔蒂诞生。
• 1856年7月10日，尼古拉·特斯拉诞生。

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