Ⅰ 物理學對人類發展的作用
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。
物理學從研究角度及觀點不同,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,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
(1)宏觀物理學有什麼用擴展閱讀:
一、六大性質
1、真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2、和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,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一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3、簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4、對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、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、正物質和反物質、正電和負電等。
5、預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6、精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
二、發展前景
應用物理學專業的畢業生主要在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術開發和相關的管理工作。科研工作包括物理前沿問題的研究和應用,技術開發工作包括新特性物理應用材料如半導體等,應用儀器的研製如醫學儀器、生物儀器、科研儀器等。
應用物理專業的就業范圍涵蓋了整個物理和工程領域,融物理理 論和實踐於一體,並與多門學科相互滲透。
應用物理學專業的學生如具有扎實的物理理論的功底和應用方面的經驗,能夠在很多工程技術領域成為專家。我國每年培養本科應用物理專業人才約12000人。
和該專業存在交叉的專業包括物理專業,工程物理專業,半導體和材料專業等。人才需求方面,我國對應用物理專業的人才需求仍舊是供不應求。
Ⅱ 什麼是「宏觀物理學、天體物理學」 回答滿意追加50分。
物理學及其空間尺度
(作者:趙凱華教授,取自"中國物理教育網")
(註:文中10^(n)表示10的n次方)
物理學是探討物質基本結構和運動基本規律的學科。從研究對象的空間尺度來看,大小至少跨越了42個數量級。
1.[宏觀物理學]。
人類是認識自然界的主體,我們以自身的大小為尺度規定了長度的基本單位—米(meter)。與此尺度相當的研究對象為宏觀物體,以伽利略為標志,物理學的研究是從這個層次上開始的,即所謂宏觀物理學。
上次世紀之交物理學家開始深入到物質的分子、原子層次(10^(-9)-10^(-10)m),在這個尺度上物質運動服從的規律與宏觀物體有本質的區別,物理學家把分子、原子,以及後來發現更深層次的物質客體(各種粒子,如原子核、質子、中子、電子、中微子、誇克等)稱為微觀物體。微觀物理學的前沿是高能或粒子物理學,研究對象的尺度在10^(-15)m以下,是物理學里的帶頭學科。本世紀在這個學科里的輝煌成就是60年代以來逐步形成了粒子物理的標准模型。
2.[介觀物理學]。
近年來,由於材料科學的進步,在介於宏觀和微觀的尺度之間發展出研究宏觀量子現象的一門新興的學科—介觀物理學。
此外,生命的物質基礎是生物大分子,如:蛋白質、DNA,其中包含的原子數達10^(4)—10^(5)個之多,如果把纏繞盤旋的分子鏈拉直,長度可達10^(4)m的數量級。細胞是生命的基本單位,直徑一般在10^(-5)—10^(-6)m之間,最小的也至少有10^(-7)m的數量級。從物 理學的角度看,這是目前最活躍的交叉學科—生物物理學的研究領域。
現在把目光轉向大尺度。離我們最近的研究對象是山川地體、大氣海洋,尺度的數量級在10^(3)—10^(7)m范圍內,從物理學的角度看,屬地球物理學的領域。
3.[天體物理學]
擴大到日月星辰,屬天文學和天體物理學的范圍,從小行星到太陽系、銀河系,從星系團到超星系團,尺度橫跨了十幾個數量級。*[天體物理學]
物理學最大的研究對象是整個宇宙,最遠觀察極限是哈勃半徑,尺度在10^(26)—10^(27)m的數量級。宇宙學實際上是物理學的一個分支,當代宇宙學的前沿課題是宇宙的起源和演化,本世紀後半葉這方面的巨大成就是建立了大爆炸標准宇宙模型。這個模型宣稱宇宙是在一百多億年前的一次大爆炸中誕生的,開初物質的密度和溫度都極高,那時既沒有原子和分子,更談不到恆星與星系,有的只是極高溫的熱輻射和在其中隱現的高能粒子。於是,早期的宇宙成了粒子物理學研究的對象。粒子物理學的主要實驗手段是加速器,但加速器能量的提高受到財力、物力和社會等因素的限制。粒子物理學家也希望從宇宙早期演化的觀測中獲得一些信息和證據來檢驗極高能量下的粒子理論。就這樣,物理學中研究最大對象和最小對象的兩個分支—宇宙學和粒子物理學,竟奇妙地銜接在一起,結成為密不可分的姊妹學科,猶如一條怪蟒咬住自己的尾巴。
Ⅲ 宏觀上的物理和微觀上的物理有什麼區別和聯系么如果宏觀上的物理沒學好的話學微觀的會不會有影響多大
宏觀物理是微觀物理的基礎,先認識了宏觀物理,然後認識了微觀物理,微觀物理中的物理思想和方法很多來自於宏觀物理。 如果宏觀物理學不好,那麼微觀物理會受到影響。
但是微觀物理有它自己的體系, 不同研究問題影響不一樣。
Ⅳ 物理宏觀是什麼意思和微觀一樣嗎
牛頓力學適用於宏觀低速的物理世界,量子力學適用於微觀低速的物理世界,相對論適用於宏觀高速的物理世界,量子電動力學適用於微觀高速的物理世界量子色動力學適用於微觀強相互作用下的物理世界物理學中能夠通用的概念就是能量、動量和信息熵
Ⅳ 宏觀物理是不是已經沒有研究的必要了比如力學,聲學,電學,磁學等。現在都是研究的微觀核子方向的
宏觀物理學還是有很多研究的必要性的,特別是在現代工科的研究。比如說力學在機械和建築上的研究,聲學在復雜海洋環境下追逐敵人核潛艇的研究都是很尖端的。
Ⅵ 物理學好了可以干什麼
物理學好了可去大學當老師、可以去實驗室做實驗,也可以去工作協助研發,總之,學好物理學可以有很好的前途。
物理學(physics)是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。
物理學起始於伽利略和牛頓的年代,它已經成為一門有眾多分支的基礎科學。物理學是一門實驗科學,也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。物理學充分用數學作為自己的工作語言,它是當今最精密的一門自然科學學科。
物理學是人們對自然界中物質的運動和轉變的知識做出規律性的總結,這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸;二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可大致分為微觀與宏觀兩部分:宏觀物理學不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的;微觀物理學的誕生,起源於宏觀物理學無法很好地解釋黑體輻射、光電效應、原子光譜等新的實驗現象。它是宏觀物理學的一個修正,並隨著實驗技術與理論物理的發展而逐漸完善。
其次,物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。
大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!
總之,物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。
Ⅶ 物理學對人類的發展有什麼重要意義
物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。
自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。早期人們通過感官視覺的延伸,近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。
物理學從研究角度及觀點不同,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,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
(7)宏觀物理學有什麼用擴展閱讀:
六大性質
真理性,物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
和諧統一性,神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,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一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
簡潔性,物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
對稱性,對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、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、正物質和反物質、正電和負電等。
預測性,正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
精巧性,物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
Ⅷ 學習物理的好處
學習物理的好處:
1、物理它能幫助解決、認識生活中很多現象。如電學,光學,力學的應用。在平時的日常生活,我們也應該掌握有關的用電知識,對用電器的用電環境,電路,功率等都需要有一定的認識,通過學習物理才能完善我們這一方面的知識,才能做到安全用電。
2、由於物理涉及的范圍廣,有很多職業是和物理有關的,學好物理也為就業提供了比較好的條件。
3、學好物理也能培養自己的邏輯思維能力,對事物的理解認識也會有一定的幫助的。總之,學好物理能讓我們更好的生活。
物理的性質
一是早期人們通過感官視覺的延伸;
二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可大致分為微觀與宏觀兩部分:宏觀物理學不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果。
微觀物理學的誕生,起源於宏觀物理學無法很好地解釋黑體輻射、光電效應、原子光譜等新的實驗現象。它是宏觀物理學的一個修正,並隨著實驗技術與理論物理的發展而逐漸完善。
Ⅸ 物理學有什麼用
物理學是研究自然界基本規律的科學.它的英文詞physics來源於希臘文,原義是自然,而中文的含義是「物」(物質的結構、性質)和「理」(物質的運動、變化規律).中文含義與現代觀點頗為吻合.現代觀點認為物理學主要研究:物質和運動,或物質世界及其各部分之間的相互作用,或物質的基本組成及它們的相互作用.
物質可以小至微觀粒子——分子、原子以至「基本」粒子(elementaryparticles).所謂基本粒子,顧名思義是物質的基本組成成分,本身沒有結構.然而基本與否與人們的認識水平以及科學技術水平有關,因此對「基本」的理解有階段性.有鑒於此,物理學家簡單地稱之為「粒子」.有時為了表達認識的層次,我們仍然可以說:「現階段的基本粒子為……」.當前我們認為基本粒子有輕於(lepton)、誇克(quark)、光子(photon)和膠子(gluon)等等.科學家們正在努力尋找自由誇克.此外,分數電荷、磁單極也在尋找之列.我們周圍的物體是物質的聚集狀態.人們可以用自己的感官感知大多數聚集狀態的物質,並稱它們為宏觀(macroscopic)物質以區別前面所說的微觀(microscopic)粒子.居間的尺度是介觀(mesoscopic),而更大的尺度是宇觀(cosmological).場(field)傳遞相互作用,電磁場和引力場就是例子.
在物理學的范圍內,物質的運動是指機械運動、熱運動、微觀粒子的運動、原子核和粒子間的反應等等.運動總是發生在一定的時間和空間.時間和空間首先是作為物質運動的舞台,但最後也成了物理學研究的對象.
現在知道物質之間的相互作用有四種,即萬有引力、弱相互作用、電磁相互作用和強相互作用.
愛因斯坦(A.Einstein,1879—1955)生前曾致力於統一場論的工作,試圖用統一的理論來描述各種相互作用.在60年代,走向統一有了突破性的進展.格拉肖(S.L.Glashow)、溫伯格(S.Weinberg)和薩拉姆(A.Salam)等人發現弱相互作用和電磁相互作用可以統一,用弱電相互作用(electroweak)來描述.魯比亞(1983[1],C.Rubbia)等提供了實驗支持.大統一理論(Grand Unification Theory,GUT)試圖將強相互作用也統一進去,而超對稱理論更企圖將引力也納入其中.還有人在尋求其他的相互作用.對此,在Physics Teacher期刊上曾有一篇文章題為「存在第五種基本力嗎?」專門討論這一命題[6].在高級的理論中,相互作用只不過是交換物質,如電磁作用交換光子、強作用交換膠子.
物理學的一個永恆主題是尋找各種序(orders)、對稱性(symmetry)和對稱破缺(symmetry-breaking)[10]、守恆律(conservation laws)或不變性(invariance).物質的有序狀態比我們想像的要廣泛得多.除了排列整齊的位置序以外,還可以有指向序.超導態也是一種有序狀態.對稱性通常指靜止的空間幾何對稱,如太極圖、八卦、晶體中的平移和旋轉對稱.實際上,對稱性還可以是動態的,可以是時間反演對稱、物質—反物質對稱以及更為抽象的規范對稱等等.
就物理學和其他科學的關系而言,我們可以說:
·物理學是最基本的科學.
·物理學是最古老、發展最快的科學.
·物理學提供最多、最基本的科學研究手段.
最基本的體現是在天文學、地學、化學、生命科學中都包含著物理過程或現象.在這些學科中用到不少物理學概念和術語是很自然的.最基本還意味著任何理論都不能和物理學的定律相抵觸.例如,如果某種理論破壞能量守恆定律,那麼這一理論就很成問題.當然,某些物理理論本身或一些階段性的工作本身也是在不斷地完善.
19世紀中葉之前,物理學曾是完完全全的實驗科學.力學中的理論問題被認為是數學家的事.19世紀末,在當時處於世界物理學中心的德國的大學里,開始設置理論物理學教授的席位.此後,隨著人類的認識能力逐步深入,逐步深入到不能靠直覺把握的微觀、高速、宇觀現象,20世紀初建立了狹義和廣義相對論,以及量子力學這些深刻的物理理論.到了20世紀中葉,物理學已經成為實驗和理論緊密結合的科學.20世紀後半葉由於電子計算機的發展,既改變了理論物理的工作方式,也擴大了實驗的涵義.目前物理學已經成為實驗物理、理論物理、計算物理三足鼎立的科學.實驗提供的條件比自然界出現的更富變化和更靈活可控,而物理理論則給出了對自然界的數學描述.計算物理學是重要的新分支,有自己獨特的研究方法.計算機實驗可以提供比通常的實驗更為變化豐富和靈活控制的條件.不過通常需要用到超級計算機.
物理學中最重大的基本理論有下面5個:
·牛頓力學或經典力學(Mechanics)研究物體的機械運動;
·熱力學(Thermodynamics)研究溫度、熱、能量守恆以及熵原理等等;
·電磁學(Electromagnetism)研究電、磁以及電磁輻射等等;
·相對論(Relativity)研究高速運動、引力、時間和空間等等;
·量子力學(Quantum mechanics)研究微觀世界.
後兩個理論主要是在20世紀發展起來的,通常認為是現代物理學的核心.以上理論中沒有一個被完全推翻過,也沒有一個是永遠正確的.例如,牛頓力學在高速情形下,應該用狹義相對論來代替;而對於強引力,它又偏離於廣義相對論,但在它的適用范圍內仍然是精確的.科學的理論總是要發展的,需要根據新發現的事實進行修正.在教科書中只介紹一種版本的做法很可能導致「理論是唯一的」這樣的觀念.事實上,理論決不是唯一的.科學理論往往在美學上令人賞心悅目,在數學上優雅而普適,但是僅僅有這些是決不可能流傳下來的.理論和思想必須經受實驗的檢驗和驗證.物理學中的理論和實驗在相互促進和豐富中得到發展.
一個沒有思想的實驗工作者可以發現無窮無盡的事實,不過毫無用處.理論家如果不受實驗檢驗這一約束也可能產生出極其豐富的思想,不過與大自然毫無關系而已.
通常的科學研究方法是:
·通過觀測、實驗、計算機模擬得到事實和數據;
·用已知的可用的原理分析這些事實和數據;
·形成假說和理論以解釋事實;
·預言新的事實和結果;
·用新的事例修改和更新理論.
上述的後3步都是關於理論的.以上所說的科學研究的步驟是常規的.有時候,有的人可能並不遵循這樣的過程.常常直覺(intuition)或者預感(premonition)會起相當的作用.有時候,機遇(運氣或偶然)對於成功也會起作用,使你獲得一則重要的信息或發現一個特別簡單的解.要學會在恰當的時機提出恰當的問題,並找到問題的答案.有時還必須忽略一些「事實」,原因是這些並不是真正的事實或者它們無關緊要、自相矛盾;或者是由於它們掩蓋了更重要的事實或考慮它們使問題過於復雜化.據說,有一次有人問愛因斯坦:如果邁克耳孫-莫雷(Michelson-Morley)實驗並不導致光速不變你怎麼辦?他說:他將忽略那些實驗結果,他已經得到了結論,光速必須被認為是不變的.關於愛因斯坦1905年提出狹義相對論時是否知道邁克耳孫-莫雷實驗,曾發生過長時間的爭論.有人認為愛因斯坦在他的著作中沒有留下他知道邁克耳孫-莫雷實驗的絲毫痕跡,他可能純粹通過理論推理和他們(邁克耳孫與莫雷)得出了相同的結論.愛因斯坦的首席傳記作家培斯(Abraham Pais)篩選了許多歷史記載,得出結論說,愛因斯坦確實知道這一實驗.新近有一篇愛因斯坦在1922年的演說的英文翻譯稿刊登在Physics Today上[8].此文是根據原來的德語演講的日文記錄整理、翻譯的[見第九章參考文獻(13)].譯者讓愛因斯坦「本人」表示,他知道這一實驗.
在大學物理的學習中,除了學習事實、定律、方程和解題技巧外,還必須努力從整體上掌握物理學.要了解各分支間的相互聯系.現代觀點認為,應該從整體上邏輯地、協調地來把握物理學.學習中,對於基本物理定律的優美、簡潔、和諧以及輝煌應該有所體會,要學會鑒賞其普適程度,了解其適用范圍.還要學會區別理論和應用,物理思想和數學工具,一般規律和特殊事實,主要和次要效應,傳統的和現代的推理方式等等
Ⅹ 物理宏觀和微觀是什麼意思 物理宏觀和微觀的含義
1、其實在物理學中,關於宏觀和微觀之間的區別也比較模糊,比如,對於地球上的人類來說,我們肉眼可以看到的事物是宏觀的,可是對於生活在人體內的無數微生物來說,人類認知的微觀是它們的宏觀。
2、又比如站在銀河系的角度去觀察,地球就屬於微觀,因為在銀河系內像地球這樣的行星特別多,甚至數量多到無法准確計算,對於銀河系來說,地球屬於微觀。站在地球的角度去思考,地球上的各種生物包括人類屬於微觀。
3、如果非要給出一個分界線,普遍認為粒子物理學中對於物質尺度的認知就是宏觀和微觀的差別,也就是大於1納米的物質屬於宏觀,小於1納米的物質就屬於微觀領域。