Ⅰ 物理学对人类发展的作用
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。
物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
(1)宏观物理学有什么用扩展阅读:
一、六大性质
1、真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
2、和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。
麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
3、简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
4、对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
5、预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
6、精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
二、发展前景
应用物理学专业的毕业生主要在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术开发和相关的管理工作。科研工作包括物理前沿问题的研究和应用,技术开发工作包括新特性物理应用材料如半导体等,应用仪器的研制如医学仪器、生物仪器、科研仪器等。
应用物理专业的就业范围涵盖了整个物理和工程领域,融物理理 论和实践于一体,并与多门学科相互渗透。
应用物理学专业的学生如具有扎实的物理理论的功底和应用方面的经验,能够在很多工程技术领域成为专家。我国每年培养本科应用物理专业人才约12000人。
和该专业存在交叉的专业包括物理专业,工程物理专业,半导体和材料专业等。人才需求方面,我国对应用物理专业的人才需求仍旧是供不应求。
Ⅱ 什么是“宏观物理学、天体物理学” 回答满意追加50分。
物理学及其空间尺度
(作者:赵凯华教授,取自"中国物理教育网")
(注:文中10^(n)表示10的n次方)
物理学是探讨物质基本结构和运动基本规律的学科。从研究对象的空间尺度来看,大小至少跨越了42个数量级。
1.[宏观物理学]。
人类是认识自然界的主体,我们以自身的大小为尺度规定了长度的基本单位—米(meter)。与此尺度相当的研究对象为宏观物体,以伽利略为标志,物理学的研究是从这个层次上开始的,即所谓宏观物理学。
上次世纪之交物理学家开始深入到物质的分子、原子层次(10^(-9)-10^(-10)m),在这个尺度上物质运动服从的规律与宏观物体有本质的区别,物理学家把分子、原子,以及后来发现更深层次的物质客体(各种粒子,如原子核、质子、中子、电子、中微子、夸克等)称为微观物体。微观物理学的前沿是高能或粒子物理学,研究对象的尺度在10^(-15)m以下,是物理学里的带头学科。本世纪在这个学科里的辉煌成就是60年代以来逐步形成了粒子物理的标准模型。
2.[介观物理学]。
近年来,由于材料科学的进步,在介于宏观和微观的尺度之间发展出研究宏观量子现象的一门新兴的学科—介观物理学。
此外,生命的物质基础是生物大分子,如:蛋白质、DNA,其中包含的原子数达10^(4)—10^(5)个之多,如果把缠绕盘旋的分子链拉直,长度可达10^(4)m的数量级。细胞是生命的基本单位,直径一般在10^(-5)—10^(-6)m之间,最小的也至少有10^(-7)m的数量级。从物 理学的角度看,这是目前最活跃的交叉学科—生物物理学的研究领域。
现在把目光转向大尺度。离我们最近的研究对象是山川地体、大气海洋,尺度的数量级在10^(3)—10^(7)m范围内,从物理学的角度看,属地球物理学的领域。
3.[天体物理学]
扩大到日月星辰,属天文学和天体物理学的范围,从小行星到太阳系、银河系,从星系团到超星系团,尺度横跨了十几个数量级。*[天体物理学]
物理学最大的研究对象是整个宇宙,最远观察极限是哈勃半径,尺度在10^(26)—10^(27)m的数量级。宇宙学实际上是物理学的一个分支,当代宇宙学的前沿课题是宇宙的起源和演化,本世纪后半叶这方面的巨大成就是建立了大爆炸标准宇宙模型。这个模型宣称宇宙是在一百多亿年前的一次大爆炸中诞生的,开初物质的密度和温度都极高,那时既没有原子和分子,更谈不到恒星与星系,有的只是极高温的热辐射和在其中隐现的高能粒子。于是,早期的宇宙成了粒子物理学研究的对象。粒子物理学的主要实验手段是加速器,但加速器能量的提高受到财力、物力和社会等因素的限制。粒子物理学家也希望从宇宙早期演化的观测中获得一些信息和证据来检验极高能量下的粒子理论。就这样,物理学中研究最大对象和最小对象的两个分支—宇宙学和粒子物理学,竟奇妙地衔接在一起,结成为密不可分的姊妹学科,犹如一条怪蟒咬住自己的尾巴。
Ⅲ 宏观上的物理和微观上的物理有什么区别和联系么如果宏观上的物理没学好的话学微观的会不会有影响多大
宏观物理是微观物理的基础,先认识了宏观物理,然后认识了微观物理,微观物理中的物理思想和方法很多来自于宏观物理。 如果宏观物理学不好,那么微观物理会受到影响。
但是微观物理有它自己的体系, 不同研究问题影响不一样。
Ⅳ 物理宏观是什么意思和微观一样吗
牛顿力学适用于宏观低速的物理世界,量子力学适用于微观低速的物理世界,相对论适用于宏观高速的物理世界,量子电动力学适用于微观高速的物理世界量子色动力学适用于微观强相互作用下的物理世界物理学中能够通用的概念就是能量、动量和信息熵
Ⅳ 宏观物理是不是已经没有研究的必要了比如力学,声学,电学,磁学等。现在都是研究的微观核子方向的
宏观物理学还是有很多研究的必要性的,特别是在现代工科的研究。比如说力学在机械和建筑上的研究,声学在复杂海洋环境下追逐敌人核潜艇的研究都是很尖端的。
Ⅵ 物理学好了可以干什么
物理学好了可去大学当老师、可以去实验室做实验,也可以去工作协助研发,总之,学好物理学可以有很好的前途。
物理学(physics)是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代,它已经成为一门有众多分支的基础科学。物理学是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。物理学充分用数学作为自己的工作语言,它是当今最精密的一门自然科学学科。
物理学是人们对自然界中物质的运动和转变的知识做出规律性的总结,这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸;二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可大致分为微观与宏观两部分:宏观物理学不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的;微观物理学的诞生,起源于宏观物理学无法很好地解释黑体辐射、光电效应、原子光谱等新的实验现象。它是宏观物理学的一个修正,并随着实验技术与理论物理的发展而逐渐完善。
其次,物理又是一种智能。
诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。
大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族!
总之,物理学是对自然界概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。
Ⅶ 物理学对人类的发展有什么重要意义
物理学是对自然界概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。
自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。早期人们通过感官视觉的延伸,近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。
物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
(7)宏观物理学有什么用扩展阅读:
六大性质
真理性,物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
和谐统一性,神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。
麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
简洁性,物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
对称性,对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
预测性,正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
精巧性,物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
Ⅷ 学习物理的好处
学习物理的好处:
1、物理它能帮助解决、认识生活中很多现象。如电学,光学,力学的应用。在平时的日常生活,我们也应该掌握有关的用电知识,对用电器的用电环境,电路,功率等都需要有一定的认识,通过学习物理才能完善我们这一方面的知识,才能做到安全用电。
2、由于物理涉及的范围广,有很多职业是和物理有关的,学好物理也为就业提供了比较好的条件。
3、学好物理也能培养自己的逻辑思维能力,对事物的理解认识也会有一定的帮助的。总之,学好物理能让我们更好的生活。
物理的性质
一是早期人们通过感官视觉的延伸;
二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可大致分为微观与宏观两部分:宏观物理学不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果。
微观物理学的诞生,起源于宏观物理学无法很好地解释黑体辐射、光电效应、原子光谱等新的实验现象。它是宏观物理学的一个修正,并随着实验技术与理论物理的发展而逐渐完善。
Ⅸ 物理学有什么用
物理学是研究自然界基本规律的科学.它的英文词physics来源于希腊文,原义是自然,而中文的含义是“物”(物质的结构、性质)和“理”(物质的运动、变化规律).中文含义与现代观点颇为吻合.现代观点认为物理学主要研究:物质和运动,或物质世界及其各部分之间的相互作用,或物质的基本组成及它们的相互作用.
物质可以小至微观粒子——分子、原子以至“基本”粒子(elementaryparticles).所谓基本粒子,顾名思义是物质的基本组成成分,本身没有结构.然而基本与否与人们的认识水平以及科学技术水平有关,因此对“基本”的理解有阶段性.有鉴于此,物理学家简单地称之为“粒子”.有时为了表达认识的层次,我们仍然可以说:“现阶段的基本粒子为……”.当前我们认为基本粒子有轻于(lepton)、夸克(quark)、光子(photon)和胶子(gluon)等等.科学家们正在努力寻找自由夸克.此外,分数电荷、磁单极也在寻找之列.我们周围的物体是物质的聚集状态.人们可以用自己的感官感知大多数聚集状态的物质,并称它们为宏观(macroscopic)物质以区别前面所说的微观(microscopic)粒子.居间的尺度是介观(mesoscopic),而更大的尺度是宇观(cosmological).场(field)传递相互作用,电磁场和引力场就是例子.
在物理学的范围内,物质的运动是指机械运动、热运动、微观粒子的运动、原子核和粒子间的反应等等.运动总是发生在一定的时间和空间.时间和空间首先是作为物质运动的舞台,但最后也成了物理学研究的对象.
现在知道物质之间的相互作用有四种,即万有引力、弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用.
爱因斯坦(A.Einstein,1879—1955)生前曾致力于统一场论的工作,试图用统一的理论来描述各种相互作用.在60年代,走向统一有了突破性的进展.格拉肖(S.L.Glashow)、温伯格(S.Weinberg)和萨拉姆(A.Salam)等人发现弱相互作用和电磁相互作用可以统一,用弱电相互作用(electroweak)来描述.鲁比亚(1983[1],C.Rubbia)等提供了实验支持.大统一理论(Grand Unification Theory,GUT)试图将强相互作用也统一进去,而超对称理论更企图将引力也纳入其中.还有人在寻求其他的相互作用.对此,在Physics Teacher期刊上曾有一篇文章题为“存在第五种基本力吗?”专门讨论这一命题[6].在高级的理论中,相互作用只不过是交换物质,如电磁作用交换光子、强作用交换胶子.
物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)[10]、守恒律(conservation laws)或不变性(invariance).物质的有序状态比我们想象的要广泛得多.除了排列整齐的位置序以外,还可以有指向序.超导态也是一种有序状态.对称性通常指静止的空间几何对称,如太极图、八卦、晶体中的平移和旋转对称.实际上,对称性还可以是动态的,可以是时间反演对称、物质—反物质对称以及更为抽象的规范对称等等.
就物理学和其他科学的关系而言,我们可以说:
·物理学是最基本的科学.
·物理学是最古老、发展最快的科学.
·物理学提供最多、最基本的科学研究手段.
最基本的体现是在天文学、地学、化学、生命科学中都包含着物理过程或现象.在这些学科中用到不少物理学概念和术语是很自然的.最基本还意味着任何理论都不能和物理学的定律相抵触.例如,如果某种理论破坏能量守恒定律,那么这一理论就很成问题.当然,某些物理理论本身或一些阶段性的工作本身也是在不断地完善.
19世纪中叶之前,物理学曾是完完全全的实验科学.力学中的理论问题被认为是数学家的事.19世纪末,在当时处于世界物理学中心的德国的大学里,开始设置理论物理学教授的席位.此后,随着人类的认识能力逐步深入,逐步深入到不能靠直觉把握的微观、高速、宇观现象,20世纪初建立了狭义和广义相对论,以及量子力学这些深刻的物理理论.到了20世纪中叶,物理学已经成为实验和理论紧密结合的科学.20世纪后半叶由于电子计算机的发展,既改变了理论物理的工作方式,也扩大了实验的涵义.目前物理学已经成为实验物理、理论物理、计算物理三足鼎立的科学.实验提供的条件比自然界出现的更富变化和更灵活可控,而物理理论则给出了对自然界的数学描述.计算物理学是重要的新分支,有自己独特的研究方法.计算机实验可以提供比通常的实验更为变化丰富和灵活控制的条件.不过通常需要用到超级计算机.
物理学中最重大的基本理论有下面5个:
·牛顿力学或经典力学(Mechanics)研究物体的机械运动;
·热力学(Thermodynamics)研究温度、热、能量守恒以及熵原理等等;
·电磁学(Electromagnetism)研究电、磁以及电磁辐射等等;
·相对论(Relativity)研究高速运动、引力、时间和空间等等;
·量子力学(Quantum mechanics)研究微观世界.
后两个理论主要是在20世纪发展起来的,通常认为是现代物理学的核心.以上理论中没有一个被完全推翻过,也没有一个是永远正确的.例如,牛顿力学在高速情形下,应该用狭义相对论来代替;而对于强引力,它又偏离于广义相对论,但在它的适用范围内仍然是精确的.科学的理论总是要发展的,需要根据新发现的事实进行修正.在教科书中只介绍一种版本的做法很可能导致“理论是唯一的”这样的观念.事实上,理论决不是唯一的.科学理论往往在美学上令人赏心悦目,在数学上优雅而普适,但是仅仅有这些是决不可能流传下来的.理论和思想必须经受实验的检验和验证.物理学中的理论和实验在相互促进和丰富中得到发展.
一个没有思想的实验工作者可以发现无穷无尽的事实,不过毫无用处.理论家如果不受实验检验这一约束也可能产生出极其丰富的思想,不过与大自然毫无关系而已.
通常的科学研究方法是:
·通过观测、实验、计算机模拟得到事实和数据;
·用已知的可用的原理分析这些事实和数据;
·形成假说和理论以解释事实;
·预言新的事实和结果;
·用新的事例修改和更新理论.
上述的后3步都是关于理论的.以上所说的科学研究的步骤是常规的.有时候,有的人可能并不遵循这样的过程.常常直觉(intuition)或者预感(premonition)会起相当的作用.有时候,机遇(运气或偶然)对于成功也会起作用,使你获得一则重要的信息或发现一个特别简单的解.要学会在恰当的时机提出恰当的问题,并找到问题的答案.有时还必须忽略一些“事实”,原因是这些并不是真正的事实或者它们无关紧要、自相矛盾;或者是由于它们掩盖了更重要的事实或考虑它们使问题过于复杂化.据说,有一次有人问爱因斯坦:如果迈克耳孙-莫雷(Michelson-Morley)实验并不导致光速不变你怎么办?他说:他将忽略那些实验结果,他已经得到了结论,光速必须被认为是不变的.关于爱因斯坦1905年提出狭义相对论时是否知道迈克耳孙-莫雷实验,曾发生过长时间的争论.有人认为爱因斯坦在他的着作中没有留下他知道迈克耳孙-莫雷实验的丝毫痕迹,他可能纯粹通过理论推理和他们(迈克耳孙与莫雷)得出了相同的结论.爱因斯坦的首席传记作家培斯(Abraham Pais)筛选了许多历史记载,得出结论说,爱因斯坦确实知道这一实验.新近有一篇爱因斯坦在1922年的演说的英文翻译稿刊登在Physics Today上[8].此文是根据原来的德语演讲的日文记录整理、翻译的[见第九章参考文献(13)].译者让爱因斯坦“本人”表示,他知道这一实验.
在大学物理的学习中,除了学习事实、定律、方程和解题技巧外,还必须努力从整体上掌握物理学.要了解各分支间的相互联系.现代观点认为,应该从整体上逻辑地、协调地来把握物理学.学习中,对于基本物理定律的优美、简洁、和谐以及辉煌应该有所体会,要学会鉴赏其普适程度,了解其适用范围.还要学会区别理论和应用,物理思想和数学工具,一般规律和特殊事实,主要和次要效应,传统的和现代的推理方式等等
Ⅹ 物理宏观和微观是什么意思 物理宏观和微观的含义
1、其实在物理学中,关于宏观和微观之间的区别也比较模糊,比如,对于地球上的人类来说,我们肉眼可以看到的事物是宏观的,可是对于生活在人体内的无数微生物来说,人类认知的微观是它们的宏观。
2、又比如站在银河系的角度去观察,地球就属于微观,因为在银河系内像地球这样的行星特别多,甚至数量多到无法准确计算,对于银河系来说,地球属于微观。站在地球的角度去思考,地球上的各种生物包括人类属于微观。
3、如果非要给出一个分界线,普遍认为粒子物理学中对于物质尺度的认知就是宏观和微观的差别,也就是大于1纳米的物质属于宏观,小于1纳米的物质就属于微观领域。