物理學(xué)是人類科學(xué)的重要組成部分。 物理學(xué)的發(fā)展過程中涌現(xiàn)了一大批才華橫溢的物理學(xué)家和顛覆性的理論。
最著名的思想實(shí)驗(yàn)是“薛定諤的貓”。 貓被鎖在一個(gè)裝有毒氣的盒子里。 釋放有毒氣體的開關(guān)是放射性原子。 如果放射性原子衰變，貓就會中毒。 當(dāng)我們不觀察時(shí)，貓?zhí)幱谏c死的疊加狀態(tài)。 只有打開盒子才能準(zhǔn)確知道貓的生死。 薛定諤的貓用宏觀尺度來說明微觀世界的量子疊加原理。
薛定諤的貓
除了神奇的“薛定諤貓”之外，大家日常生活中最常接觸到的就是勻變直線運(yùn)動、瞬時(shí)功率、歐姆定律以及串并聯(lián)電路。 這些物理科目你真的了解嗎？ 本文將帶您了解物理學(xué)科的奧秘。
2 尋找現(xiàn)代物理學(xué)的根源
盡管高中物理主題有數(shù)千個(gè)，但它們都保持不變。 最終，高中物理知識有五個(gè)主要部分，即力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱科學(xué)和原子物理。 讓我們來看看聰明的人類是如何一步步揭開這些物理奧秘的。
力學(xué)
機(jī)械知識起源于對自然現(xiàn)象的觀察和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。 古代人在建造房屋、農(nóng)業(yè)灌溉等勞動中使用杠桿、斜坡和抽水工具，在實(shí)踐中積累了對平衡力條件的認(rèn)識。 。 古希臘的阿基米德對杠桿、浮力、重心等物理知識進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并揭示了它們的基本定律。
伽利略首先基于實(shí)驗(yàn)研究和理論分析闡明了自由落體定律和加速度的概念。 動力學(xué)的另一位創(chuàng)始人是牛頓，他提出了物體運(yùn)動三定律。 歐拉站在牛頓的肩膀上，將牛頓運(yùn)動定律進(jìn)一步推廣到剛體和理想流體的運(yùn)動方程。
牛頓
此后，納維、柯西、泊松、斯托克斯等人促進(jìn)了運(yùn)動定律與物理性質(zhì)定律的結(jié)合，提出了彈性固體的基本理論和粘性物體力學(xué)的基本理論。 重力、萬有引力、彈力、靜摩擦力、滑動摩擦力、電場力、安培力等是高中物理力學(xué)模塊的重要考點(diǎn)。
電
電力的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了幾千年的歷史。 世界上最早對電磁現(xiàn)象的文字記載是沈括的《夢溪筆談》。 德國工程師奧托·馮·格里克于1660年進(jìn)行了著名的馬格德堡半球?qū)嶒?yàn)，發(fā)明了更大的摩擦起電機(jī)。 1733年，法國的杜菲發(fā)明了正、負(fù)兩種電荷，并發(fā)現(xiàn)了同性相斥和異性相吸的性質(zhì)。 你知道什么是“庫侖定律”嗎？ 1785年法國物理學(xué)家?guī)靵鎏岢觯磧蓚€(gè)電荷之間的相互作用力與兩個(gè)電荷的乘積成正比，與兩點(diǎn)之間距離的平方成反比。
上述研究都是關(guān)于靜電的。 動電學(xué)研究始于 1800 年，當(dāng)時(shí)意大利物理學(xué)家福特發(fā)明了化學(xué)電池。 這也是人類第一次通過人工方法獲得穩(wěn)定的電流。 1820年，丹麥哥本哈根的奧斯特教授發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，安培致力于研究電流方向與磁場方向的關(guān)系，并提出了安培定律。
安培定則
1825年，德國科學(xué)家歐姆提出了我們今天所知的歐姆定律。 他指出了電阻、電壓、電流之間的關(guān)系。 歐姆定律是電學(xué)中最基本的公式。 1831年，英國人法拉第發(fā)明了電磁感應(yīng)定律。 1840年，英國科學(xué)家焦耳提出了計(jì)算電流熱效應(yīng)的公式，被后人稱為“焦耳定律”。 這些都是重要的測試點(diǎn)！ 1866年，德國西門子發(fā)明了利用電磁鐵的發(fā)電機(jī)，為機(jī)器的使用提供電能。
隨著發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)，大量依靠電力的機(jī)器被創(chuàng)造出來。 1879年，愛迪生發(fā)明了世界上第一個(gè)實(shí)用的白熾燈泡。 1924年，約翰·貝爾德發(fā)明了第一臺電視機(jī)。 1927年，美國通用電氣公司研制出全封閉式冰箱……電器的使用極大地改變了人類的生活。
歐姆
光學(xué)
光學(xué)的歷史可以追溯到2000多年前。 早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，《墨經(jīng)》就記載了小孔成像的實(shí)驗(yàn)：“景物輕人，溫如射，下人亦高”。 指出小孔倒像的根本原因是直射光。 十七世紀(jì)上半葉，斯涅爾和笛卡爾總結(jié)了當(dāng)今重要的檢驗(yàn)點(diǎn)：反射定律和折射定律。
1665年，牛頓利用陽光進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 他將陽光分解成簡單的成分，并創(chuàng)建了一個(gè)光譜，將顏色按一定的順序排列。 1846年，法拉第發(fā)現(xiàn)光的振動面在磁場中旋轉(zhuǎn)。 1856年，韋伯發(fā)現(xiàn)真空中的光速等于電流強(qiáng)度的電磁單位與靜電單位之比。 他們的發(fā)現(xiàn)表明光學(xué)現(xiàn)象與磁和電現(xiàn)象有著內(nèi)在的聯(lián)系。
1900年，普朗克借用物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)理論中的不連續(xù)性概念，提出了輻射量子論。 1905年，愛因斯坦用量子理論解釋了光電效應(yīng)。 量子理論不僅給光學(xué)，而且給整個(gè)物理學(xué)提供了新的概念，因此它的誕生通常被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的起點(diǎn)。
愛因斯坦
1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論的基本原理，指出從伽利略時(shí)代到牛頓時(shí)代占主導(dǎo)地位的經(jīng)典物理學(xué)的應(yīng)用范圍僅限于速度遠(yuǎn)小于光速的情況。 他的新理論可以解釋大運(yùn)動速度相關(guān)過程的特征。 現(xiàn)代物理學(xué)中最重要的兩個(gè)基礎(chǔ)理論：量子力學(xué)和狹義相對論都是從對光的研究中誕生的。 從此，光學(xué)研究進(jìn)入了新時(shí)代，成為現(xiàn)代物理學(xué)的重要組成部分和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿。
熱的
熱科學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支，研究物質(zhì)處于熱狀態(tài)時(shí)的性質(zhì)和規(guī)律。 它起源于人類對冷熱現(xiàn)象的探索。 中國戰(zhàn)國時(shí)期的鄒衍創(chuàng)立了五行學(xué)說。 他稱水、火、木、金、土為五行，并認(rèn)為五行是萬物之本。 古希臘時(shí)期，赫拉克利特提出火、水、土、氣是自然界的四種獨(dú)立元素。 這些都是人們對自然的早期認(rèn)識。
1593年，伽利略利用空氣的熱脹冷縮創(chuàng)造了溫度計(jì)的雛形。 1714年，瓦倫海特改進(jìn)了水銀溫度計(jì)，建立了華氏溫標(biāo)，建立了溫度測量的通用標(biāo)準(zhǔn)，使熱科學(xué)走上了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的道路。
沃倫·海特
1840年后，焦耳進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，證明熱量與大量分子的不規(guī)則運(yùn)動有關(guān)。 焦耳的實(shí)驗(yàn)用精確的數(shù)據(jù)證實(shí)了邁耶熱功當(dāng)量概念的正確性，使人們放棄了熱學(xué)說，為能量守恒定律奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 德國科學(xué)家亥姆霍茲最終建立了能量守恒定律。 數(shù)學(xué)表達(dá)式。
熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象過程中能量轉(zhuǎn)換和守恒定律的具體體現(xiàn)。 后來，德國物理學(xué)家克勞修斯和英國物理學(xué)家開爾文通過詳細(xì)分析法國工程師卡諾關(guān)于理想熱機(jī)效率的研究成果，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律。 1912年能斯特提出熱力學(xué)第三定律后，人們對熱的本質(zhì)有了正確的認(rèn)識，并逐步建立了科學(xué)的熱理論。
原子物理學(xué)
19世紀(jì)，原子物理學(xué)的發(fā)展是物理學(xué)史上的一個(gè)重要里程碑！ 經(jīng)過長期的探索，直到20世紀(jì)初，人們才對原子本身的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部規(guī)律有了比較清晰的認(rèn)識，現(xiàn)代原子物理學(xué)才逐漸建立起來。
公元前400年，希臘哲學(xué)家德謨克利特提出了原子的概念。 1803年，英國物理學(xué)家約翰·道爾頓提出原子理論。 1833年，英國物理學(xué)家法拉第提出了法拉第電解定律，表明原子帶電，電可能以不連續(xù)粒子的形式存在。 1911年高中物理光譜，英國物理學(xué)家盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子有原子核，原子核帶正電，質(zhì)量極大，尺寸很小。 1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了原子所擁有的能量形成不連續(xù)能級的假設(shè)。 當(dāng)能級跳躍時(shí)，原子會發(fā)出一定頻率的光。
盧瑟福
20世紀(jì)前30年，原子物理學(xué)走在物理學(xué)的前沿并迅速發(fā)展，推動了量子力學(xué)的建立高中物理光譜，開創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)的新紀(jì)元。 目前原子碰撞的研究課題非常廣泛，涉及光子、電子、離子、中性原子等與原子、分子碰撞的物理過程，推動了空間技術(shù)和空間科學(xué)的發(fā)展。
3專業(yè)設(shè)置及就業(yè)前景
根據(jù)教育部2017年學(xué)科評估結(jié)果，物理專業(yè)評為A+的大學(xué)僅有兩所：北京大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。 北京大學(xué)物理學(xué)院設(shè)有物理學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、核科學(xué)四個(gè)本科專業(yè)。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院設(shè)有物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)、天文學(xué)、光電信息科學(xué)與工程、核工程與技術(shù)5個(gè)本科專業(yè)。
以北京大學(xué)為例，一般來說，物理學(xué)院按照物理專業(yè)招生，學(xué)生入學(xué)兩年后可以自由選擇方向。 物理學(xué)院的四個(gè)專業(yè)都非常重視學(xué)生數(shù)學(xué)能力和物理理論水平的提高。 物理專業(yè)是大多數(shù)人的選擇。
物理專業(yè)注重理論水平和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。 畢業(yè)生具有較強(qiáng)的社會適應(yīng)能力。 他們不僅具備從事基礎(chǔ)科學(xué)研究的基礎(chǔ)知識，而且具備從事應(yīng)用物理技術(shù)、電子信息技術(shù)等領(lǐng)域高新技術(shù)開發(fā)的實(shí)踐能力。業(yè)務(wù)能力適合從事科技工作。工業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電、金融、商業(yè)等行業(yè)的開發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)營。 物理專業(yè)學(xué)生獨(dú)特的專業(yè)素質(zhì)使他們具有持久的專業(yè)發(fā)展?jié)摿洼^強(qiáng)的開拓能力，因此受到社會各界的歡迎。
主要就業(yè)方向有3個(gè)：
前沿技術(shù)方向：計(jì)算機(jī)軟硬件非常普及，與電子信息和通信密切相關(guān)。
現(xiàn)代制造方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、自動化、能源動力都是不錯(cuò)的選擇，而且好辦。
新興方向：材料物理、獨(dú)立物理分支等。
您還可以從事：
光學(xué)工程師
光學(xué)設(shè)計(jì)工程師需要具有光學(xué)、機(jī)械、電學(xué)專業(yè)背景，熟悉光機(jī)系統(tǒng)的基本原理，負(fù)責(zé)微投影光學(xué)系統(tǒng)和相機(jī)光學(xué)的方案設(shè)計(jì)和光學(xué)設(shè)計(jì)。
熱設(shè)計(jì)工程師
熱設(shè)計(jì)工程師主要工作在四個(gè)領(lǐng)域，分別是LED燈設(shè)計(jì)、逆變器領(lǐng)域、手機(jī)、筆記本等通訊領(lǐng)域，以及新能源汽車、鋰電池散熱等大型儲能設(shè)備設(shè)計(jì)。 是目前比較熱門的行業(yè)。
尖端技術(shù)研發(fā)
尖端顯示技術(shù)的研發(fā)需要光電技術(shù)、激光技術(shù)、電信技術(shù)等，因此扎實(shí)的物理基礎(chǔ)至關(guān)重要。
一般來說，物理專業(yè)的就業(yè)與大多數(shù)基礎(chǔ)專業(yè)相同，主要在大學(xué)、國防部門、科研機(jī)構(gòu)等從事教學(xué)研究和相關(guān)的科研管理工作，物理相關(guān)的研究所很多中國科學(xué)院高能物理研究所、理論物理研究所、近代物理研究所、等離子體物理研究所、國家空間科學(xué)中心等。 這些都是為了物理學(xué)畢業(yè)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和就業(yè)。 一個(gè)好去處。
參考：
《電力發(fā)展簡史》，茶香傳千里
《光學(xué)發(fā)展史》，曲東學(xué)
《熱能發(fā)展史》
《原子物理學(xué)發(fā)展史》
《中國大學(xué)物理專業(yè)實(shí)力排行榜》，博雅數(shù)據(jù)庫
