物理學(xué)的學(xué)科門類是理學(xué)類。物理學(xué)(physics)是研究物質(zhì)最一般的運(yùn)動規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科,物理學(xué)研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動形式和規(guī)律,因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
物理學(xué)起始于伽利略和牛頓的年代,它已經(jīng)成為一門有眾多野咐分支的基礎(chǔ)科學(xué)。物理學(xué)是一門實驗科學(xué),也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。物理學(xué)充分用數(shù)學(xué)作為自己的工作語言,它是當(dāng)今最精密的一門自然科學(xué)學(xué)科。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?喚局 ? ? ? ? ? ?
基本定義:物理學(xué)是一門自然科學(xué),注重于研究物質(zhì)、能量、空間、時間,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)律的頌鏈純知識;更廣義地說,物理學(xué)探索并分析大自然所發(fā)生的現(xiàn)象,以了解其規(guī)則。
物理學(xué)(physics)的研究對象:物理現(xiàn)象、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用、物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律。
物理學(xué)研究的尺度——物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級
空間尺度:原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細(xì)胞、太陽山哈勃半徑、星系團(tuán)、銀河系、恒星的距離、太陽系、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m
介觀物質(zhì)(mesoscopic)宏觀物質(zhì)(macroscopic)宇觀物質(zhì)(cosmological)類星體m
時間尺度:基本粒子壽命10s,宇宙壽命10s。
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:相對論物理學(xué)、非相對論物理學(xué)
按客體大小劃分:微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運(yùn)動速度劃分:低速,中速,高速
按研究方法劃分:實驗物理學(xué)、理論物理學(xué)、計算物理學(xué)
分類簡介:
牛頓力學(xué)(Newton mechanics)與分析力學(xué)(analytical mechanics)研究物體機(jī)械運(yùn)動的基本規(guī)律及關(guān)于時空相對性的規(guī)律
電磁學(xué)(electromagnetism)與電動力學(xué)(electrodynamics)研究電磁現(xiàn)象,物質(zhì)的電磁運(yùn)動規(guī)律及電磁輻射等規(guī)律
熱力學(xué)(thermodynamics)與統(tǒng)計力學(xué)(statistical mechanics)研究物質(zhì)熱運(yùn)動的統(tǒng)計規(guī)律及其宏觀表現(xiàn)
狹義相對論(special relativity)研究物體的高速運(yùn)動效應(yīng)以及相關(guān)的動力學(xué)規(guī)律。
廣義相對論(general relativity)研究在大質(zhì)量物體附近,物體在強(qiáng)引力場下的動力學(xué)行為。
量子力學(xué)(quantum mechanics)研究微觀物質(zhì)運(yùn)動現(xiàn)象以及基本運(yùn)動規(guī)律
此外,還有:粒子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、原子與分子物理學(xué)、固體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、激光物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、地球物理學(xué)、生物物理學(xué)、天體物理學(xué)等等。
學(xué)科性質(zhì):
物理學(xué)是人們對無生命自然界中物質(zhì)的轉(zhuǎn)變的知識做出規(guī)律性的總結(jié)。這種運(yùn)動和轉(zhuǎn)變應(yīng)有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發(fā)明創(chuàng)造供觀察測量用的科學(xué)儀器,實驗得出的結(jié)果,間接認(rèn)識物質(zhì)內(nèi)部組成建立在的基礎(chǔ)上。物理學(xué)從研究角度及觀點(diǎn)不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經(jīng)出現(xiàn)的,微觀物理學(xué)隨著科技的發(fā)展理論逐漸完善。
六大性質(zhì):
1.真理性:物理學(xué)的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質(zhì)運(yùn)動的客觀規(guī)律。
2.和諧統(tǒng)一性:神秘的太空中天體的運(yùn)動,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、波動性實現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統(tǒng)一了。
3.簡潔性:物理規(guī)律的數(shù)學(xué)語言,體現(xiàn)了物理的簡潔明快性。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.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現(xiàn)為事物發(fā)展變化或客觀規(guī)律的對稱性。如:物理學(xué)中各種晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)具有高度的對稱性。豎直上拋運(yùn)動、簡諧運(yùn)動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、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)測性:正確的物理理論,不僅能解釋當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象,更能預(yù)測當(dāng)時無法探測到的物理現(xiàn)象。例如麥克斯韋電磁理論預(yù)測電磁波存在,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:物理實驗具有精巧性,設(shè)計方法的巧妙,使得物理現(xiàn)象更加明顯。 ? ?