什么是物理學(xué)物理學(xué)的性質(zhì)
什么是物理學(xué)物理學(xué)的性質(zhì)
物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。那么你對(duì)物理學(xué)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是物理學(xué)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
物理學(xué)的基本定義
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(shí)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(shí);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(yùn)動(dòng)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(jí)
空間尺度：
原子、原子核、基本粒子、DNA長(zhǎng)度、最小的細(xì)胞、太陽(yáng)山哈勃半徑、星系團(tuán)、銀河系、恒星的距離、太陽(yáng)系、超星系團(tuán)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(shí)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(duì)論物理學(xué)、非相對(duì)論物理學(xué)
按客體大小劃分：微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運(yùn)動(dòng)速度劃分： 低速，中速，高速
按研究方法劃分：實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、理論物理學(xué)、計(jì)算物理學(xué)
物理學(xué)的六大性質(zhì)
1、真理性：物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)揭示了自然界的奧秘，反映出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律。
2、和諧統(tǒng)一性：神秘的太空中天體的運(yùn)動(dòng)，在開普勒三定律的描繪下，顯出多么的和諧有序。物理學(xué)上的幾次大統(tǒng)一，也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統(tǒng)一了。麥克斯韋電磁理論的建立，又使電和磁實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦質(zhì)能方程又把質(zhì)量和能量建立了統(tǒng)一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動(dòng)性實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦的相對(duì)論又把時(shí)間、空間統(tǒng)一了。
3、簡(jiǎn)潔性：物理規(guī)律的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，體現(xiàn)了物理的簡(jiǎn)潔明快性。如：牛頓第二定律，愛因斯坦的質(zhì)能方程，法拉第電磁感應(yīng)定律。
4、對(duì)稱性：對(duì)稱一般指物體形狀的對(duì)稱性，深層次的對(duì)稱表現(xiàn)為事物發(fā)展變化或客觀規(guī)律的對(duì)稱性。如：物理學(xué)中各種晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)具有高度的對(duì)稱性。豎直上拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、波動(dòng)鏡像對(duì)稱、磁電對(duì)稱、作用力與反作用力對(duì)稱、正粒子和反粒子、正物質(zhì)和反物質(zhì)、正電和負(fù)電等。
5、預(yù)測(cè)性：正確的物理理論，不僅能解釋當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象，更能預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)無法探測(cè)到的物理現(xiàn)象。例如麥克斯韋電磁理論預(yù)測(cè)電磁波存在，盧瑟福預(yù)言中子的存在，菲涅爾的衍射理論預(yù)言圓盤衍射中央有泊松亮斑，狄拉克預(yù)言電子的存在。
6、精巧性：物理實(shí)驗(yàn)具有精巧性，設(shè)計(jì)方法的巧妙，使得物理現(xiàn)象更加明顯。
物理學(xué)研究的領(lǐng)域
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(qiáng)。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(shí)，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(diǎn)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(zhǎng)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(gè)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(gè)領(lǐng)域是密切相關(guān)的。因?yàn)樗鼈兪褂妙愃频姆椒ê陀嘘P(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(dòng)力學(xué);準(zhǔn)確測(cè)量基本常數(shù);電子在結(jié)構(gòu)動(dòng)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?yàn)樵S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(qiáng)，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(yáng)系的起源，以及宇宙的相關(guān)問題。因?yàn)樘祗w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(jì)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(hào)。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(kuò)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(duì)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(jìn)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(gè)理論框架上：愛因斯坦的廣義相對(duì)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(fèi)米伽瑪-射線望運(yùn)鏡的新數(shù)據(jù)和現(xiàn)有宇宙模型的改進(jìn)，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)。
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