物理分類方法有哪些內容

A. 物理有哪些分類

物理學系畢業生歷來深受國內外高校和用人單位的青睞，在每年的本科畢業生中繼續深造人數約占總人數的60%，其中三分之一以上的同學進入國際著名大學深造（如：普林斯頓、斯坦福、耶魯、康奈爾、加州理工、牛津大學、巴黎高科、巴黎高師等等）。

在物理學的領域中，研究的是宇宙的基本組成要素：物質、能量、空間、時間及它們的相互作用；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經典時代是由與它極相像的自然哲學的研究所組成的，直到十九世紀物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。

此外還有，理學、原子核物理學、原子分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學、聲學、電磁學、光學、無線電物理學、熱學、量子場論、低溫物理學、半導體物理學、磁學、液晶、醫學物理學、非線性物理學、計算物理學。

B. 物理有哪些分類（比如天體物理學，理論

物理學的分類不是固定不變的，隨著科學的發展，人們對物理現象的認識不斷深入，它上午分類不斷變化，分得越來越細。近代科學發展的初期，物理學還包括天文學、氣象學等部門，以後這些部門很快成為獨立的學科。經歷長期的發展，力學也成為獨立的學科，並產生了許多分支，如流體力學、彈性力學等。隨著物理學的廣泛應用，它與其他學科結合，還出現了一系列邊緣科學，如化學物理、天體物理、地球物理、生物物理等。與此同時，又分化出一些尖端科學技術部門，如原子能、半導體、激光等
按照研究方法的不同，物理學又可以分為實驗物理和議論物理倆大類。物理學是實驗的科學，實驗物理主要是通過觀察、測試為理論物理收集感性材料和發現物理事實，解決實驗設計和實驗過程中的技術問題。理論物理的主要任務是，把觀察.實驗得到的結果和已發現的原理、定律，形成對比，分析概括，並運用數學進行推理，研究物理量之間的定量關系，建立統一的物理理論體系。
物理學的發展，經歷了幾次大的飛躍。十六世紀以後，物理學採用了系統的實驗方法，在此基礎上發現了許多前所未見的事實，很快建立了一套完整的理論，在科學上人們把它稱為經典理論物理學，或叫古典理論物理學。經典物理學以經典力學、熱力學和統計物理學、經典點動力學為基礎，構成一個完整.嚴密的理論體系。這幾個體系的建立，標志著人類對物理現象認識的一次巨大飛躍，它對生產和科學的發展起了很大的推動作用。
到十九世紀末二十世紀初，物理學又發現了一系列新的實驗事實，如電子和放射性現象；邁克耳遜—莫雷測量以太實驗得出的負結果；黑體輻射實驗等。這些事實沖擊了經典物理理論，使得物理學經歷了一次比以前更為深刻的變革，由此誕生了現代物理學。研究高速（接近光速）物理現象的相對論，和研究微觀的量子力學，乃是現代物理學的兩大基礎理論。
現在，人類對物理現象的探索，已經在一條更為廣闊更為深入的陣線上展開，原子核物理和「基本」粒子物理學，凝聚態物理學、統一場論，是現代物理學中最活躍的部門。

C. 物理學分為哪些類我要全面的

1、牛頓力學（Newton mechanics）與分析力學（analytical mechanics）研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律

2、電磁學（electromagnetism）與電動力學（electrodynamics）研究電磁現象，物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律

3、熱力學（thermodynamics）與統計力學（statistical mechanics）研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現

4、狹義相對論（special relativity）研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。

5、廣義相對論（general relativity）研究在大質量物體附近，物體在強引力場下的動力學行為。

6、量子力學（quantum mechanics）研究微觀物質運動現象以及基本運動規律

此外，還有：粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。

(3)物理分類方法有哪些內容擴展閱讀：

物理學的六大性質

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。

物理學的發展：

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。

D. 物理學分為哪些類我要全面的

物理學包括力學、熱學、電學、光學和原子物理等分支
我們的世界是由物質組成的，而物質的存在方式是物體的運動。也就是說，所有物體都是運動的，而物理學要研究的就是所有物體運動的規律。而對於不同物體運動的分類，也就分出了力學（機械運動）、熱學（熱運動）、電學（電荷、場的運動）、光學（光速最快）、原子物理（原子核、基本粒子的運動）等物理學的分支。物理不僅僅是一個個理論與公式，也不是試卷上的題目，物理就在你身邊。推薦《鬼臉物理課》，小說筆法寫物理學史，非常有趣。

E. 物理學科分類

物理學是研究物質運動最一般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。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准，它是當今最精密的一門自然科學學科。

中文名
物理學

外文名
Physics

學科門類
自然科學

學科分類
一級學科

研究內容
運動、相互作用、時空、基本粒子

更多
基本定義
物理學是一種自然科學，注重於研究物質、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系。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。

物理學研究的空間尺度范圍與時間尺度范圍

物理學（physics）：物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律。

物理學研究的范圍 ——物質世界的層次和數量級

空間尺度：

原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恆星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次。

微觀粒子（microscopic）：質子m

介觀物質（mesoscopic）

宏觀物質（macroscopic）

宇觀物質（cosmological）類星體m

不同物理學分支對自然界基本構成的認識
時間尺度：

基本粒子壽命 10-25s

宇宙壽命 1018s

按空間尺度劃分：量子力學、經典物理學、宇宙物理學

按速率大小劃分： 相對論物理學、非相對論物理學

按客體大小劃分：微觀、介觀、宏觀、宇觀

按運動速度劃分： 低速，中速，高速

按研究方法劃分：實驗物理學、理論物理學、計算物理學

分類簡介
●牛頓力學（Newton mechanics）與分析力學（analytical mechanics）研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律

●電磁學（electromagnetism）與電動力學（electrodynamics）研究電磁現象，物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律

●熱力學（thermodynamics）與統計力學（statistical mechanics）研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現

●狹義相對論（specialrelativity）研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。

●廣義相對論（general relativity）研究在大質量物體附近，物體在強引力場下的動力學行為。

●量子力學（quantum mechanics）研究微觀物質運動現象以及基本運動規律

此外，還有：

粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。

研究領域
物理學研究的領域可分為下列四大方面：

1.凝聚態物理——研究物質宏觀性質，這些物相內包含極大數目的組元，且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體，它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態（在十分低溫時，某些原子系統內發現）；某些材料中導電電子呈現的超導相；原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上，它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出，採用此名。

2.原子，分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內，物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經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；低溫碰撞動力學；准確測量基本常數；電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂，核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們，內外部和物質及光的相互作用，這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。

3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質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。因為許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。據基本粒子的相互作用標准模型描述，有12種已知物質的基本粒子模型（誇克和輕粒子）。它們通過強，弱和電磁基本力相互作用。標准模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。

4.天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變，太陽系的起源，以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學，電磁學，統計力學，熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。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宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹，促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現，證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上：愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型；它包括宇宙的膨脹，暗能量和暗物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進，可期待出現許多可能性和發現。尤其是今後數年內，圍繞暗物質方面可能有許多發現。

物理學史
●伽利略·伽利雷（1564~1642年）人類現代物理學的創始人，奠定了人類現代物理科學的發展基礎。

● 1900~1926年 建立了量子力學。

● 1926年 建立了費米狄拉克統計。

● 1927年 建立了布洛赫波的理論。

● 1928年 索末菲提出能帶的猜想。

● 1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念，同年貝特提出了費米面的概念。

● 1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管，標志著信息時代的開始。

● 1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。

● 1958年傑克.基爾比發明了集成電路。

● 20世紀70年代出現了大規模集成電路。

物理與物理技術的關系：

● 熱機的發明和使用，提供了第一種模式：技術—— 物理—— 技術

●電氣化的進程，提供了第二種模式：物理—— 技術—— 物理

當今物理學和科學技術的關系兩種模式並存，相互交叉，相互促進「沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命」。例如：核能的利用、激光器的產生、層析成像技術(CT)、超導電子技術、粒子散射實驗、X 射線的發現、受激輻射理論、低溫超導微觀理論、電子計算機的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立，事先都在物理學中經過長期的醞釀。

物理學的方法和科學態度：提出命題 → 理論解釋 → 理論預言 → 實驗驗證 →修改理論。

現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學，它的產生過程如下：

物理命題一般是從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來，或從已有原理中推演出來；

首先嘗試用已知理論對命題作解釋、邏輯推理和數學演算。如現有理論不能完美解釋，需修改原有模型或提出全新的理論模型；

新理論模型必須提出預言，並且預言能夠為實驗所證實；

一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為准則，當一個理論與實驗事實不符時，它就面臨著被修改或被推翻。

● 怎樣學習物理學？

著名物理學家費曼說：科學是一種方法，它教導人們：一些事物是怎樣被了解的，什麼事情是已知的，了解到了什麼程度，如何對待疑問和不確定性，證據服從什麼法則；如何思考事物，做出判斷，如何區別真偽和表面現象？著名物理學家愛因斯坦說：發展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應當始終放在首位，而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，並且學會了獨立思考和工作，他必定會找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來，他一定會更好地適應進步和變化 。

● 學習的觀點：從整體上邏輯地，協調地學習物理學，了解物理學中各個分支之間的相互聯系。

● 物理學的本質：物理學並不研究自然界現象的機制（或者根本不能研究），我們只能在某些現象中感受自然界的規則，並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然，並試圖改變自然，這是物理學，甚至是所有自然科學共同追求的目標。

以物理學為基礎的相關科學：化學，天文學，自然地理學等。

學科性質
基本性質
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。

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。

F. 誰能告訴我物理有哪些分類（比如天體物理學、理論物理學）

物理學分支巡禮

物理學概覽

力學

靜力學 動力學 流體力學 分析力學 運動學 固體力學 材料力學 復合材料力學 流變學 結構力學 彈性力學 塑性力學 爆炸力學 磁流體力學 空氣動力學 理性力學 物理力學 天體力學

生物力學 計算力學

熱學 熱力學

光學

幾何光學 波動光學 大氣光學 海洋光學 量子光學 光譜學 生理光學 電子光學 集成光學 空間光學

聲學

次聲學 超聲學 電聲學 大氣聲學 音樂聲學 語言聲學 建築聲學 生理聲學 生物聲學 水聲學

電磁學

磁學 電學 電動力學

量子物理學

量子力學 核物理學 高能物理學 原子物理學 分子物理學

固體物理學

高壓物理學 金屬物理學 表面物理學

物理學概覽

物理學是研究宇宙間物質存在的基本形式、性質、運動和轉化、內部結構等方面，從而認識這些結構的組成元素及其相互作用、運動和轉化的基本規律的科學。

物理學的各分支學科是按物質的不同存在形式和不同運動形式劃分的。人對自然界的認識來自於實踐，隨著實踐的擴展和深入，物理學的內容也在不斷擴展和深入。

經典力學

經典力學是研究宏觀物體做低速機械運動的現象和規律的學科。宏觀是相對於原子等微觀粒子而言的；低速是相對於光速而言的。物體的空間位置隨時間變化稱為機械運動。人們日常生活直接接觸到的並首先加以研究的都是宏觀低速的機械運動。

牛頓深入研究了這些經驗規律和初步的現象性理論，發現了宏觀低速機械運動的基本規律，為經典力學奠定了基礎。亞當斯根據對天王星的詳細天文觀察，並根據牛頓的理論，預言了海王星的存在，以後果然在天文觀察中發現了海王星。於是牛頓所提出的力學定律和萬有引力定律被普遍接受了。

在經典力學中，力學系統的總能量和總動量有特別重要的意義。物理學的發展表明，任何一個孤立的物理系統，無論怎樣變化，其總能量和總動量數值是不變的。這種守恆性質的適用范圍已經遠遠超出了經典力學的范圍，現在還沒有發現它們的局限性。

早在19世紀，經典力學就已經成為物理學中十分成熟的分支學科，它包含了豐富的內容。例如：質點力學、剛體力學、分析力學、彈性力學、塑性力學、流體力學等。經典力學的應用范圍，涉及到能源、航空、航天、機械、建築、水利、礦山建設直到安全防護等各個領域。當然，工程技術問題常常是綜合性的問題，還需要許多學科進行綜合研究，才能完全解決。

熱學、熱力學和經典統計力學

熱學是研究熱的產生和傳導，研究物質處於熱狀態下的性質及其變化的學科。人們很早就有冷熱的概念。對於熱現象的研究逐步澄清了關於熱的一些模糊概念(例如區分了溫度和熱量)，並在此基礎上開始探索熱現象的本質和普遍規律。關於熱現象的普遍規律的研究稱為熱力學。到19世紀，熱力學已趨於成熟。

物體有內部運動，因此就有內部能量。19世紀的系統實驗研究證明：熱是物體內部無序運動的表現，稱為內能，以前稱作熱能。19世紀中期，焦耳等人用實驗確定了熱量和功之間的定量關系，從而建立了熱力學第一定律：宏觀機械運動的能量與內能可以互相轉化。就一個孤立的物理系統來說，不論能量形式怎樣相互轉化，總的能量的數值是不變的，因此熱力學第一定律就是能量守恆與轉換定律的一種表現。

深入研究熱現象的本質，就產生了統計力學。統計力學應用數學中統計分析的方法，研究大量粒子的平均行為。統計力學根據物質的微觀組成和相互作用，研究由大量粒子組成的宏觀物體的性質和行為的統計規律，是理論物理的一個重要分支。

在一定時期內，人們對客觀世界的認識總是有局限性的，認識到的只是相對的真理，經典力學和以經典力學為基礎的經典統計力學也是這樣。經典力學應用於原子、分子以及宏觀物體的微觀結構時，其局限性就顯示出來，因而發展了量子力學。與之相應，經典統計力學也發展成為以量子力學為基礎的量子統計力學。

經典電磁學、經典電動力學

經典電磁學是研究宏觀電磁現象和客觀物體的電磁性質的學科。人們很早就接觸到電和磁的現象，並知道磁棒有南北兩極。在18世紀，發現電荷有兩種：正電荷和負電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥，異性相吸，作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上，力的大小和它們之間的距離的平方成反比。在這兩點上和萬有引力很相似。18世紀末發現電荷能夠流動，這就是電流。但長期沒有發現電和磁之間的聯系。

19世紀前期，奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而後安培發現作用力的方向和電流的方向，以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之後，法拉第又發現，當磁棒插入導線圈時，導線圈中就產生電流。這些實驗表明，在電和磁之間存在著密切的聯系。

在電和磁之間的聯系被發現以後，人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似，另一些方面卻又有差別。為此法拉第引進了力線的概念，認為電流產生圍繞著導線的磁力線，電荷向各個方向產生電力線，並在此基礎上產生了電磁場的概念。

事實上，發電機無非是利用電動力學的規律，將機械能轉化為電磁能：電動機無非是利用電動力學的規律將電磁能轉化為機械能。電報、電話、無線電、電燈也無一不是經典電磁學和經典電動力學發展的產物。經典電動力學對生產力的發展起著重要的推動作用，從而對社會產生普遍而重要的影響。

光學和電磁波

光學研究光的性質及其和物質的各種相互作用，光是電磁波。雖然可見光的波長范圍在電磁波中只佔很窄的一個波段，但是早在人們認識到光是電磁波以前，人們就對光進行了研究。

17世紀對光的本質提出了兩種假說：一種假說認為光是由許多微粒組成的；另一種假說認為光是一種波動。19世紀在實驗上確定了光有波的獨具的干涉現象，以後的實驗證明光是電磁波。20世紀初又發現光具有粒子性，人們在深入入研究微觀世界後，才認識到光具有波粒二象性。

光學方法是研究大至天體、小至微生物以至分子、原子結構的非常有效的方法。利用光的干涉效應可以進行非常精密的測量。物質所放出來的光攜帶著關於物質內部結構的重要信息，例如：原子所放出來原子光譜的就和原子結構密切相關。

在經典電磁學的建立與發展過程中，形成了電磁場的概念。在物理學其後的發展中，場成了非常基本、非常普遍的概念。在現代物理學中，場的概念已經遠遠超出了電磁學的范圍，成為物質的一種基本的、普遍的存在形式。

狹義相對論和相對論力學

在經典力學取得很大成功以後，人們習慣於將一切現象都歸結為由機械運動所引起的。在電磁場概念提出以後，人們假設存在一種名叫「以太」的媒質，它彌漫於整個宇宙，滲透到所有的物體中，絕對靜止不動，沒有質量，對物體的運動不產生任何阻力，也不受萬有引力的影響。可以將以太作為一個絕對靜止的參照系，因此相對於以太作勻速運動的參照系都是慣性參照系。

在慣性參照系中觀察，電磁波的傳播速度應該隨著波的傳播方向而改變。但實驗表明，在不同的、相對作勻速運動的慣性參照系中，測得的光速同傳播方向無關。特別是邁克爾遜和莫雷進行的非常精確的實驗，可靠地證明了這一點。這一實驗事實顯然同經典物理學中關於時間、空間和以太的概念相矛盾。愛因斯坦從這些實驗事實出發，對空間、時間的概念進行了深刻的分析，提出了狹義相對論，從而建立了新的時空觀念。

狹義相對論的基本假設是：
①在一切慣性參照系中，基本物理規律都一樣，都可用同一組數學方程來表達；
②對於任何一個光源發出來的光，在一切慣性參照系中測量其傳播速率，結果都相等。
在狹義相對論中，空間和時間是彼此密切聯系的統一體，空間距離是相對的，時間也是相對的。因此尺的長短，時間的長短都是相對的。但在狹義相對論中，並不是一切都是相對的。

相對論力學的另一個重要結論是：質量和能量是可以相互轉化的。假使質量是物質的量的一種度量，能量是運動的量的一種度量，則上面的結論：物質和運動之間存在著不可分割的聯系，不存在沒有運動的物質，也不存在沒有物質的運動，兩者可以相互轉化。這一規律己在核能的研究和實踐中得到了證實。

當物體的速度遠小於光速時，相對論力學定律就趨近於經典力學定律。固此在低速運動時，經典力學定律仍然是很好的相對真理，非常適合用來解決工程技術中的力學問題。

狹義相對論對空間和時間的概念進行了革命性的變革，並且否定了以太的概念，肯定了電磁場是一種獨立的、物質存在的恃殊形式。由於空間和時間是物質存在的普遍形式，因此狹義相對論對於物理學產生了廣泛而又深遠的影響。

廣義相對論和萬有引力的基本理論
狹義相對論給牛頓萬有引力定律帶來了新問題。牛頓提出的萬有引力被認為是一種超距作用，它的傳遞不需要時間，產生和到達是同時的。這同狹義相對論提出的光速是傳播速度的極限相矛盾。因此，必須對牛頓的萬有引力定律也要加以改造。

改造的關鍵來自厄缶的實驗，它以很高的精確度證明：慣性質量和引力質量相等，固此不論行星的質量多大多小，只要在某一時刻它們的空間坐標和速度都相同，那末它們的運行軌道都將永遠相同。這個結論啟發了愛因斯坦設想：萬有引力效應是空間、時間彎曲的一種表現，從而提出了廣義相對論。

根據廣義相對論，空間、時間的彎曲結構決定於物質的能量密度、動量密度在空間、時間中的分布；而空間、時間的彎曲結構又反過來決定物體的運行軌道。在引力不強，空間、時間彎曲度很小情況下，廣義相對論的結論同牛頓萬有引力定律和牛頓運動定律的結論趨於一致；當引力較強，空間、時間彎曲較大的隋況下，就有區別。不過這種區別常常很小，難以在實驗中觀察到。從廣義相對論提出到現在，還只有四種實驗能檢驗出這種區別。

廣義相對論不僅對於天體的結構和演化的研究有重要意義，對於研究宇宙的結構和演化也有重要意義。

原子物理學、量子力學、量子電動力學

原子物理學研究原子的性質、內部結構、內部受激狀態，以及原子和電磁場、電磁波的相互作用以及原子之間的相互作用。原子是一個很古老的概念。古代就有人認為：宇宙間萬物都是由原子組成的，原子是不可分割的、永恆不變的物質最終單元。

1897年湯姆遜發現了電子，使人們認識到原子是具有內部結構的粒子。於是，經典物理學的局限性進一步的暴露出來了。為此，德國科學家普朗克提出了同經典物理學相矛盾的假設：光是由一粒一粒光子組成的。這一假設導出的結論和黑體輻射及光電效應的實驗結果符合。於是，19世紀初被否定了的光的微粒說又以新的形式出現了。

1911年，盧瑟福用粒子散射實驗發現原子的絕大部分質量，以及內部的正電荷集中在原子中心一個很小的區域內，這個區域的半徑只有原子半徑的萬分之一左右，因此稱為原子核。這才使人們對原子的內部結構得到了一個定性的、符合實際的概念。在某些方面，原子類似一個極小的太陽系，只是太陽和行星之間的作用力是萬有引力，而原子核和電子間的作用力是電磁力。

原子物理學的基本理論主要是由德布羅意、海森堡、薛定諤、狄里克萊等所創建的量子力學和量子電動力學。它們與經典力學和經典電動力學的主要區別是：物理量所能取的數值是不連續的；它們所反映的規律不是確定性的規律，而是統計規律。

應用量子力學和量子電動力學研究原子結構、原子光譜、原子發射、吸收、散射光的過程，以及電子、光子和電磁場的相互作用和相互轉化過程非常成功，理論結果同最精密的實驗結果相符合。

量子力學和量子電動力學產生於原子物理學的研究，但是它們起作用的范圍遠遠超出原子物理學。量子力學是所有微觀、低速現象所遵循的規律，固此不僅應用於原子物理，也應用於分子物理學、原子核物理學以及宏觀物體的微觀結構的研究。量子電動力學則是所有微觀電磁現象所必須遵循的規律，直到現在，還沒有發現量子電動力學的局限性。

量子統計力學

量子力學為基礎的統計力學，稱為量子統計力學。經典統計力學以經典力學為基礎，因而經典統計力學也具有局限性。例如：隨著溫度趨於絕對零度，固體的熱也趨於零的實驗現象，就無法用經典統計力學來解釋。

根據微觀世界的這些規律改造經典統計力學，就得到量子統計力學。應用量子統計力學就能使一系列經典統計力學無法解釋的現象，如黑體輻射、低溫下的固體比熱窖、固體中的電子為什麼對比熱的貢獻如此小等等，都得到了合理的解釋。

固體物理學

固體物理學是研究固體的性質、它的微觀結構及其各種內部運動，以及這種微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質的關系的學科。固體的內部結構和運動形式很復雜，這方面的研究是從晶體開始的，因為晶體的內部結構簡單，而且具有明顯的規律性，較易研究。以後進一步研究一切處於凝聚狀態的物體的內部結構、內部運動以及它們和宏觀物理性質的關系。這類研究統稱為凝聚態物理學。

固體物理對於技術的發展有很多重要的應用，晶體管發明以後，集成電路技術迅速發展，電子學技術、計算技術以至整個信息產業也隨之迅速發展。其經濟影響和社會影響是革命性的。這種影響甚至在日常生活中也處處可見。固體物理學也是材料科學的基礎。

原子核物理學

原子核是比原子更深一個層次的物質結構。原子核物理學是研究原子核的性質，它的內部結構、內部運動、內部激發狀態、衰變過程、裂變過程以及它們之間的反應過程的學科。

在原子核被發現以後，曾經以為原子核是由質子和電子組成的。1932年，英國科學家查德威克發現了中子，這才使人們認識到原子核可能具有更復雜的結構。

原子核主要由強相互作用將核子結合而成，當原子核的結構發生變化或原子核之間發生反應時，要吸收或放出很大的能量。一些很重的原子核(如鈾原子核)在吸收一個中子以後，會裂變成為兩個較輕的原子核，同時放出二十到三十中子和很大的能量。兩個很輕的原子核也能熔合成為一個較重的原子核，同時放出巨大的能量。這種原子核熔合過程叫作聚變。

高能物理研究發現，核子還有內部結構。原子核結構是一個比原子結構更為復雜的研究領域，目前，已有的關於原子核結構，原子核反應和衰變的理論都是模型理論，其中一部分相當成功地反映了原子核的客觀規律。

等離子體物理學

等離子體物理是研究等離子體的形成及其各種性質和運動規律的學科。宇宙間的大部分物質處於等離子體狀態。例如：太陽中心區的溫度超過一千萬度，太陽中的絕大部分物質處於等離子體狀態。地球高空的電離層也處於等離子體狀態。19世紀以來對於氣體放電的研究、20世紀初以來對於高空電離層的研究，推動了等離子體的研究工作。從20世紀50年代起，為了利用輕核聚變反應解決能源問題，促使等離子體物理學研究蓬勃發展。

粒子物理學

目前對所能探測到的物質結構最深層次的研究稱為粒子物理學，又稱為高能物理學。在20世紀20年代末，人們曾經認為電子和質子是基本粒子，後來又發現了中子。在宇宙射線研究和後來利用高能加速器進行的實驗研究中，又發現了數以百計的不同種類的粒子。這些粒子的性質很有規律性，所以現在將基本兩字去掉，統稱為粒子。

弱相互作用也有其獨特的性質。它的基本規律對於左和右，正、反粒子，過去和未來都是不對稱的。弱相互作用的不對稱就是李政道和楊振寧在1956年所預言，不久在實驗上為吳健雄所證實的宇稱在弱相互作用中的不守恆。

在量子場論中，各種粒子均用相應的量子場來反映。空間、時間中每一點的量子場均以算符來表示，稱為場算符。這些場算符滿足一定的微分方程和對應關系或反對應關系。量子場的確既能反映披粒二象性，又能反映粒子的產生和消滅，還能自然地反映正、反粒子配成對的現象。

物理學同其他自然科學和技術之間的關系

物質的各種存在形式和運動形式之間普遍存在著聯系。隨著學科的發展，這種聯系逐步顯示出來。物理學也和其他學科相互滲透，產生一系列交叉學科，如：化學物理、生物物理、大氣物理、海洋物理、地球物理、天體物理等等。

數學對物理學的發展起了重要的作用，反過來物理學也促進數學的發展。在物理學的基礎性研究過程中，形成和發展出來的基本概念、基本理論、基本實施手段和精密的測試方法，已成為其他許多學科的重要組成部分，並產生了良好的效果。這對於天文學、化學、生物學、地學、醫學、農業科學都是如此。
物理學研究的重大突破導致生產技術的飛躍已經是歷史事實。反過來，發展技術和生產力的要求，也有力地推動物理學研究的發展，固體物理、原子核物理、等離子體物理、激光研究、現代宇宙學等之所以迅速發展，是和技術及生產力發展的要求分不開的。
選自：《物理學簡史》

G. 物理分成幾類

物理學的分類
▪ 力學 ▪ 熱學 ▪ 聲學 ▪ 光學 ▪ 電磁學
▪ 凝聚態物理學 ▪ 固體物理學 ▪ 等離子體物理學 ▪ 分子物理學 ▪ 原子物理學
▪ 原子核物理學 ▪ 粒子物理學
基礎理論

▪ 經典力學 ▪ 連續介質力學 ▪ 熱力學 ▪ 統計力學 ▪ 電動力學

▪ 相對論 ▪ 量子力學
交叉學科

▪ 天體物理學 ▪ 生物物理學 ▪ 物理化學 ▪ 材料科學 ▪ 電子學

▪ 非線性物理學 ▪ 計算物理學
物理學(PHYSICS)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學，簡稱物理。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。現在，物理學已成為自然科學中最基礎的學科之一。物理理論通常是以數學的形式表達出來。經過大量嚴格的實驗驗證的物理學規律被稱為物理定律。然而如同其他很多自然科學理論一樣，這些定律不能被證明，其正確性只能靠著反復的實驗和觀測來檢驗。
物理學 (Physics)：物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律
物理學研究的范圍 —— 物質世界的層次和數量級
空間尺度：
原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、最近恆星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次
微觀粒子Microscopic：質子 10-15 m
介觀物質mesoscopic
宏觀物質macroscopic
宇觀物質cosmological 類星體 10 26m
時間尺度：
基本粒子壽命 10-25 s
宇宙壽命 10 18 s
按空間尺度劃分：量子力學、經典物理學、宇宙物理學
按速率大小劃分： 相對論物理學、非相對論物理學
按客體大小劃分： 微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運動速度劃分： 低速，中速，高速,超速
按研究方法劃分：實驗物理學、理論物理學、計算物理學