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物理学研究的范畴有哪些

发布时间:2022-06-15 15:11:41

A. 物理学的研究范围

力学
运动学
振动学
波动学
光学
磁场
电场
恒定电流
交变电流

现代物理学
广义相对论
狭义相对论
第一节 强相互作用力的实质

强相互作用力乃是让强子们结合在一块的作用力,人们认为其作用机制乃是核子间相互交换介子而产生的。

而其实,强子们之间的相互作用实际上乃是夸克团体与夸克团体之间的相互作用,而夸克团体之间的相互作用则必然乃夸克与夸克之间相互作用的剩余。而夸克之间的相互作用我们已知它是未饱和游空子重合体之间相互作用的延伸,这才是真正的强相互作用之作用机制。

大约地说,当夸克们结合成为强子时,其结构已经较为严密完整,可是,如果强子之间发生了强烈的撞击作用,那么各强子原来的结构则定会遭到破坏,因此,各强子中的大小夸克们则自然会重新产生相互的作用而结合在一块;这,正就是强相互作用的现象。

而说到底,强相互作用的实质乃是由于未饱和游空子重合体之中心体因其综合循环体的未饱和而通过静空子中间体渗透出中心极性而与别的未饱和游空子重合体之外层循环体产生相互吸引,并且自身的循环体同理也受到对方中心体吸引,因而它们之间则产生了强烈的相互作用从而形成了各种层次的联合构成体,而强相互作用则乃是其中一个层次上的联合相互作用而已。

第二节 电磁相互作用力的实质

电磁相互作用力乃是带电荷粒子或具有磁矩粒子通过电磁场传递着相互之间的作用。

电场和磁场的实质我们在前面已经了解:电场乃是游空子循环体的循环变化在周围静空子的中间体中引起极性感应激荡并传递开去。而磁场则是电场因电源的运动而呈现出不同的状态而已。并且我们还知道,电场和磁场实际上也是一种电磁波,不过乃是频率及高的电磁波。

而电磁波能够对许多东西产生作用并使之发生结构状态的改变(如光照能使物体升温、无线电波能在导线中推动电子而形成电流等等),这是因为任何有质的东西皆由游空子所构成,而任何游空子皆处在静空子之中并与静空子共用中间体;于是,电磁波━━即静空子中间体的极性感应激荡自然会影响游空子从而或多或少地影响了游空子构成体的整体状态。所以,电磁作用的范围其实是很广的。

那么带电荷体与带电荷体之间的相互作用具体是怎样进行的呢?

电荷无非分为正负两种,我们先说异种电荷,即正负电荷之间的相互作用吧。

正负电荷乃是通过各自所产生的电场来进行相互作用的。那么首先请问:既然异种电荷是相互吸引的,可为什么却不常看到正负电荷直接接触进行相互作用并结合在一起呢?

正因为,据我们所知电荷的实质乃是物质基元游空子的循环体或游空子重合体外层的循环体在循环时对外表现出来的极性激荡。这激荡造成周围静空子中间体的极性感应激荡即是所谓的电场。而正负电荷的区别则不过是循环体循环方向的左右旋不同而已。那正负电荷的电场,则乃区别于极性激荡的相位刚好相反。总之,正负电荷皆起源于同一极性体(即游空子循环体),其区别只是极性体循环的方向相反而已。于是既然如此,当正负电荷直接接触时,实际上则是相同的极性体在接触;而相同的极性体是相互排斥的,因此正负电荷不能够靠在一起直接进行着相互间的吸引作用而只能通过电磁波来进行着彼此间的作用。

这个问题正好又从另一个角度来说明我们这理论之正确与完善。

那么,正负电荷应是如何通过电场来产生相互作用的呢?

由于,电荷所形成的电场实际上乃是电荷激发空间体而产生的那极高频电磁波,而发射电磁波的东西则必然会受到周围空间体(即静空子群)对它的反作用力,那发射极高频电磁波的电荷体所受的反作用力则当然会更加明显。只是,因为电荷体乃是向各个方位同时激发电磁波的,因此电荷体所受的各个方向的反作用力则相互抵消。

可是,当空间里同时有正负电荷时,虽然正负电荷所形成的电场之感应激荡相位相反,但由于在它们俩之间其激荡传播的方向亦相反,故其相位反而是相同的。于是,在它们之间的两端,正负电荷激荡周围每一个静空子时都得到对方传过来的激荡波的帮助,因此,在它们之间的这两边,静空子群对它们俩的反作用力自然会减少许多,于是两个带电荷体便会被自己另一边的较强的静空子反作用力推向对方而表现出异性电荷相吸引的特性。

而如果空间里同时放置的是同种的电荷,那么由于同种电荷所形成的电场之感应激荡的相位是相同的,但由于它们俩之间激荡的方向相反,故相位变成了相反,于是在它们之间的这边激荡静空子反而会受到额外的阻力,因此它们之间的这两端静空子对它们俩的反作用力则比双方另一边静空子对它们的反作用力更大,两个带电荷体便会被推斥开而表现出同种电荷相斥的特性来。

当然,空间里的电荷靠得越近,则各自激荡静空子时受到对方帮助或阻碍的程度则越强;反之,则越弱。

由于,磁场和电场只是外表形式上的不同而已,它们并没有什么本质上的区别。所以,磁性体与磁性体之间的相互作用原理与上述那电荷之间相互作用的原理是一个样的,而电荷在磁场中与磁场的相互作用,其原理在本质上也与上述的原理相同。因此,我们在这里便不需要去讨论那些细节性的问题了。

总之,电磁相互作用之实质乃是由于各带电体之电场的交叉作用而使空间基元静空子对带电体各个方位的电磁场激发产生不同的反作用,于是带电体各个方位在空间体不平衡的反作用力的作用下,产生了带有方向性的力的作用。

电磁相互作用力的实质我们已经清楚,接下来我们要谈的是弱相互作用力的问题。

第三节 弱相互作用力的实质

弱相互作用,主要表现在粒子的衰变过程。

弱相互作用的实质是什么呢?

我们论述过,在宇宙的大循环中,所有的物质基元“游空子”皆随着大循环的进程而缓慢地增加了内部循环的速度。而这速度的增加乃是因为游空子与所经过的一个个静空子产生相互作用的结果,于是,如果是单个独立的游空子,那么它所受到的静空子的作用力便会由于乃是1:1相互作用的关系而显得比较强;如果是重合游空子,则由于相互作用乃是一个静空子同时与多个游空子的相互作用,故其中的每一个游空子所受到的静空子的作用力便会比较弱,于是其内部循环速率的增加自然会更加缓慢。

总之,随着时间的推移,宇宙中所有游空子的内部循环都会缓慢地逐渐加快,而单个独立的游空子与重合游空子中的游空子则乃是其加快的速度有所不同而已;并且,游空子重合体所含的游空子数越多,则它里面的每一个游空子的内循环加速便越慢。

那么,这现象对于各种粒子的结构是否会造成影响呢?

因为各种粒子皆由游空子所构成,所以游空子内部循环的加速当然多少会影响各粒子的内部结构。可是,由于各粒子原本已有一套完整的内部循环系统,于是如果要让整个系统产生结构上的变化,那么游空子的内循环速度当然需要加速到一定的程度,所以,各粒子中那游空子内部缓慢的循环加速,并不能够在每一个时刻都使粒子产生结构上的变化。而如果要实现这结构上的变化,那当然得需要循环加速的不断积累。而这积累过程的长或短,当然取决于各粒子内部的结构情况(包括各游空子原有内部循环的快慢)。

我们知道,电子乃是饱和的游空子重合体,因此电子的内循环加速自然会非常的缓慢,而这,正是电子寿命很久远的根本原因。

当放射性物质之原子核内的各游空子之内部循环随着宇宙大循环的进程(也即是随着时间的推移)被加速到一定的程度时,本来就较不稳定的大原子核的结构(大家知道,原子核的增大是有着极限的,一般情况原子核越大则越不稳定)则容易受到一定的破坏,于是核内的一些游空子重合体便会脱离出来而合成新的小粒子跑了出去,并伴随着静空子的受激而产生γ射线,而那变故后的原子核则重新形成一个新的结构形式从而完成了一次衰变的过程。于是,由于放射作用的消耗,原子核中各游空子的内循环则会慢了下来,回到本来的状态并开始走向新的衰变过程。而这,正就是弱相互作用的实质。

归根结底,弱相互作用乃是物质基元“游空子”与众多的空间基元“静空子”因为经过不断的相互作用而导致游空子内部循环加速到一定的程度而最后导致物质结构的变化。也正因为如此,所以粒子的衰变只取决于时间的进程而与其他的种种因素(如化学作用和物理作用)统统无关。

好,接下来我们要谈的乃是万有引力之问题了。

第四节 万有引力的实质

万有引力,乃任何有质体(即有质量之物)之间的相互吸引力。那么,这力是如何产生的?其实质又是什么呢?

对于较小的粒子来说,万有引力作用并不明显;但对于较大的物体,其作用则是很明显的。我们这世界上的所谓重量,便源于万有引力。

现在,就让我们用已经知晓的物质与时空的知识去认识万有引力的实质吧。

我们已经知道,宇宙中所有的物质皆由游空子或游空子重合体所构成;而所有的游空子及游空子重合体,在其循环体之中那极性最弱之处,其中心体的负空体极性则会很容易地渗透了出来。并且,随着循环体的循环变化,这渗透出来的中心体极性在每一个方位上则会产生相应的强弱变化;于是周围的静空子中间体便会受此影响而产生出了极性感应激荡。结果,这静空子的感应极性激荡则一个传感一个地传播开去,形成了感应极性激荡之“场”,这“场”不过是一份份空间基元的感应极性激荡罢了。

这就是说:任何物质,其四周围的空间都会产生中心体极性之感应激荡。虽然,这由渗透出来的极性所引起的激荡较弱,但如果质量增大,则由于叠加效应,便会有所加强。

由于静空子中间体的极性感应激荡实际上只能是感应正空体在起主导的作用,因而与感应源起相互作用的则只能是静空子中间体中的感应正空体;因此,游空子循环体(属于正空体极性)与被感应的静空子的相互作用则乃是相排斥的作用(符合了电磁作用之原理),而游空子中心体(属于负空体极性)与被感应的静空子的相互作用则应该是相互吸引的。于是,当有质体与有质体处在空间里的时候,不管它们是否为带电体(非带电体乃有质体自身循环体所激发的两种电场相互抵消,故循环体没有与空间产生相互作用力),它们周围那中心体极性渗透而形成的感应激荡则皆存在着;而在它们之间,由于双方那感应激荡的方向相反,因而感应激荡起来更加困难,因此在它们之间双方受到的被感应静空子的反作用力更大,而这反作用力由于乃是吸引的,所以双方则呈现相互吸引的现象━━这正是万有引力作用之实质及过程。

如果撇开感应激荡源与空间体的作用机制,我们可以看到,构成万有引力场的这中心体极性感应激荡与构成电荷之电场的循环体极性感应激荡并没有本质的不同。由于,形成万有引力场的中心体极性乃是以吸引的方式开始感应静空子之中间体的,而形成负电荷之电场的循环体则乃是以排斥的方式开始感应静空子之中间体的;因而两者所形成的极性感应激荡之相位则刚好相反。而我们在前面已知,正负电荷之电场的区别乃是其极性感应之相位的相反而已;因此,从激荡波的本身来看,万有引力之场等同于非常微弱的正电荷之电场。

人们应记得,牛顿之万有引力计算公式与库仑之电荷相互作用力计算公式是何其的相象,其中的缘故,正乃上述之道理。

至于万有引力与有质体之质量及距离的关系,则比较容易理解:质量大,则有质体之中心体的数量多,于是静空子之极性感应激荡由于叠加的效应则越强,于是万有引力作用越强烈;而有质体之间的距离加大了,则由于感应极性激荡随着向外的传递因会受到静空子之循环体及中心体等的干扰而将逐渐地变弱,因此两物之万有引力的作用则会随之而变弱。

终于,宇宙中最基本的四种自然力的作用本质我们都已清楚。于是,我们现在便可以对它们进行概括和统一了。

第五节 四种自然作用力的统一

总之,自然界的四种基本相互作用力,皆源于物质基元游空子与空间基元静空子之间或物质基元与物质基元再加上空间基元三者之间的相互作用。而它们之间的所有的相互作用,说到底乃是两种空间状态“正空体”与“负空体”的相互作用。而这两种“密度”不同、相对于中间态呈对偶正负极性的空间体之相互作用,则最终来源于宇宙的最根本的规则:即━━平衡趋势。而正是这“平衡趋势”,导致了正负空体的极性吸引;而正空体与正空体、负空体与负空体之间的相互排斥,则乃是因为逆“平衡趋势”所导致。因此,最后我们可以得出结论:自然界的强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力,全皆起源于“平衡趋势”之作用及逆“平衡趋势”之作用。宇宙正是在“平衡趋势”与逆“平衡趋势”的双重作用下,不断地进行着循环变化的过程。所以,她是永恒的、并且是美丽的。

宇宙的四种自然作用力在这里终于得到了终极高度的统一。就这一结果,却已是多少物理学家多年来的梦想。

B. 以下内容不属于物理学研究范畴的是( )a.物体的运动b.光的传播c.人类基因的组

A、物质的组成与结构,属于化学研究的范畴,故选项错误.
B、宏观物体的运动,属于物理学领域研究的内容,不属于化学研究的范畴,故选项正确.
C、物质的性质,属于化学研究的范畴,故选项错误.
D、物质的制取与用途,属于化学研究的范畴,故选项错误.
故选:B.

C. 物理学主要研究的范畴与目标是什么

在物理学里,很多千变万化、无奇不有的现象,都可以用更简单的的现象来做合理的描述与解释。物理学致力于追根究底,发掘可观测现象的根本原因,并且试图寻觅这些原因的任何连结关系。物理学是一门基础科学(fundamental science),研究主宰这些自然现象的基本定律是个很重要的目标。许多其它学术领域,像化学、生物学,地质学,工程学等等,所涉及的物质系统都遵守物理定律。 举例而言,古希腊人知道像琥珀一类的物质,当与毛皮磨擦时,会出现吸引力,使得这两种磨擦物互相吸引。这性质后来称为电性。在十七世纪,学者开始慎密地研查这性质。古中国人观测到某些石头(磁石),会通过某种看不见的作用力互相吸引。这性质后来称为磁性。也是在十七世纪,学者开始严格地穷究。经过燃膏继晷、废寝忘食的努力,物理学者终于明白了这两种自然现象的基本原因——电和磁。但是,在二十世纪,经过更高深的研究,物理学者发现这两种作用力是电磁力的两个不同方面。今天,这统一各种各样作用力的程序仍旧方兴未艾,物理学者认为电磁力和弱核力是电弱作用(electroweak interaction)的两个不同方面。物理学者的终极目标是找到一个完美的万有理论,能够解释大自然的一切本质。

D. 物理学具体是什么

物理学是一门自然科学,注重于研究物质、能量、空间、时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识;更广义地说,物理学探索分析大自然所发生的现象,以了解其规则
物理学是最古老的学术之一。在过去两千多年间,物理学与化学、天文学都归属于自然哲学的范畴,直到十七世纪欧洲的科学革命之后,物理学才从自然哲学中独立出来,成为了一门自然科学。物理学与其它很多跨领域研究有相当的交集,如量子化学、生物物理学等等。物理学的疆界并不是固定不变的,物理学里的创始突破时常可以用来解释这些跨领域研究的基础机制,有时还会开启崭新的跨领域研究。
物理学是自然科学中最基础的学科之一。经过严谨思考论证,物理学者会提出表述大自然现象与规律的假说,倘若这假说能够通过大量严格的实验检验,则可以被归类为物理定律,但正如很多其他自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能靠着反复的实验来检验[7]。
通过创立新理论与发展新科技,物理学对于人类文明有极为显着的贡献。例如,由于电磁学的快速进展,电灯、电动机、家用电器等新产品纷纷涌现,人类社会的生活水平也得到大幅提升。由于核子物理学日趋成熟,核能发电不再是蓝图构想,但引致的安全问题也使人们意识到地球的脆弱。
物理学涵盖广泛的自然现象,从微乎其微的基本粒子(像:夸克、中微子、电子)到庞大无比的超星系团都是研究对象。很多千变万化、无奇不有的现象,都可基于更基础的现象来做合理的描述与解释。物理学是一门基础科学。物理学者致力于追根究底,发掘这些现象的根本原因,并试图寻觅这些原因之间的任何连结关系。这些经过物理学者近百年努力所得到的结果,可以大致归纳为一些明确的基础定律。其它许多学术领域,像生物学、化学、地质学、工程学等等,所涉及的物质系统都遵守这些基础定律。但是,这些基础定律仍不完全。物理学对于自然现象所给出的描述与解释,只是最好的近似事实,而不是完全的绝对事实。
举例而言,古希腊人知道像琥珀一类的物质,当与毛皮磨擦时,会出现吸引力,使得这两种磨擦物互相吸引。这性质后来称为电性。在十七世纪,学者开始慎密地研查这性质。另外,在亚洲大陆的那一端,古中国人观测到某些石头(磁石),会通过某种看不见的作用力互相吸引。这性质后来称为磁性。也是在十七世纪,学者开始严格地穷究其起因。经过燃膏继晷、废寝忘食的努力,物理学者终于明白了这两种自然现象的基本成因——电和磁。但是,在二十世纪,经过更深入的研究,物理学者发现这两种作用力是电磁力的两种不同表现。今天,这统一各种各样作用力的程序仍旧方兴未艾,物理学者认为电磁力和弱核力是弱电相互作用的两种不同表现。物理学者的终极目标是找到一个完美的万有理论,能够解释大自然的一切本质。

E. 物理学的都是什么

物理学是研究物质运动最一般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。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言,以实验作为检验理论正确性的唯一标准,它是当今最精密的一门自然科学学科。

物理学研究的领域可分为下列四大方面:
1. 凝聚态物理:研究物质宏观性质,这些物相内包含极大数目的组元,且组员间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体,它们由原子间的键和电磁力所形成。更多的凝聚态相包括超流和波色-爱因斯坦凝聚态(在十分低温时,某些原子系统内发现);某些材料中导电电子呈现的超导相;原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。凝聚态物理一直是最大的的研究领域。历史上,它由固体物理生长出来。1967年由菲立普·安德森最早提出,采用此名。
2. 原子、分子和光学物理:研究原子尺寸或几个原子结构范围内,物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。它们都包括经典和量子的处理方法;从微观的角度处理问题。原子物理处理原子的壳层,集中在原子和离子的量子控制;冷却和诱捕;低温碰撞动力学;准确测量基本常数;电子在结构动力学方面的集体效应。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核内部现象则属高能物理。 分子物理集中在多原子结构以及它们,内外部和物质及光的相互作用,这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用。
3. 高能/粒子物理:粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用;也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述,有12种已知物质的基本粒子模型(夸克和轻粒子)。它们通过强,弱和电磁基本力相互作用。标准模型还预言一种希格斯-波色粒子存在。
4. 天体物理:天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变,太阳系的起源,以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽。它用了物理的许多原理。包括力学,电磁学,统计力学,热力学和量子力学。1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号。开始了无线电天文学。天文学的前沿已被空间探索所扩展。地球大气的干扰使观察空间需用红外,超紫外,伽玛射线和x-射线。物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀,促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。1964年宇宙微波背景的发现,证明了大爆炸理论可能是正确的。大爆炸模型建立在二个理论框架上:爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型;它包括宇宙的膨胀,黑能量和黑物质。 从费米伽玛-射线望运镜的新数据和现有宇宙模型的改进,可期待出现许多可能性和发现。
物理学(Physics):物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律

物理学研究的范围 ——物质世界的层次和数量级
空间尺度:
原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次。
微观粒子Microscopic:质子 10⁻¹⁵ m
介观物质mesoscopic
宏观物质macroscopic
宇观物质cosmological 类星体 10²⁶m
时间尺度:
基本粒子寿命 10⁻²⁵s
宇宙寿命 10¹⁸s
按空间尺度划分:量子力学、经典物理学、宇宙物理学
按速率大小划分: 相对论物理学、非相对论物理学
按客体大小划分:微观、介观、宏观、宇观
按运动速度划分: 低速,中速,高速
按研究方法划分:实验物理学、理论物理学、计算物理学
分类简介
●牛顿力学(Mechanics)与理论力学(Rational mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律
●电磁学(Electromagnetism)与电动力学(Electrodynamics)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律
●热力学(Thermodynamics)与统计力学(Statistical mechanics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
●相对论(Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律
●量子力学(Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律
此外,还有:
粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等。
研究领域
物理学研究的领域可分为下列四大方面:
1.凝聚态物理——研究物质宏观性质,这些物相内包含极大数目的组元,且组员间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体,它们由原子间的键和电磁力所形成。更多的凝聚态相包括超流和波色-爱因斯坦凝聚态(在十分低温时,某些原子系统内发现);某些材料中导电电子呈现的超导相;原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。凝聚态物理一直是最大的的研究领域。历史上,它由固体物理生长出来。1967年由菲立普·安德森最早提出,采用此名。
2.原子,分子和光学物理——研究原子尺寸或几个原子结构范围内,物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。它们都包括经典和量子的处理方法;从微观的角度处理问题。原子物理处理原子的壳层,集中在原子和离子的量子控制;冷却和诱捕;低温碰撞动力学;准确测量基本常数;电子在结构动力学方面的集体效应。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核内部现象则属高能物理。 分子物理集中在多原子结构以及它们,内外部和物质及光的相互作用,这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用;也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述,有12种已知物质的基本粒子模型(夸克和轻粒子)。它们通过强,弱和电磁基本力相互作用。标准模型还预言一种希格斯-波色粒子存在。现正寻找中。
4.天体物理——天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变,太阳系的起源,以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽。它用了物理的许多原理。包括力学,电磁学,统计力学,热力学和量子力学。1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号。开始了无线电天文学。天文学的前沿已被空间探索所扩展。地球大气的干扰使观察空间需用红外,超紫外,伽玛射线和x-射线。物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀,促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。1964年宇宙微波背景的发现,证明了大爆炸理论可能是正确的。大爆炸模型建立在二个理论框架上:爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型;它包括宇宙的膨胀,黑能量和黑物质。 从费米伽玛-射线望运镜的新数据和现有宇宙模型的改进,可期待出现许多可能性和发现。尤其是今后数年内,围绕黑物质方面可能有许多发现。
物理学史
●伽利略·伽利雷(1564年-1642年)人类现代物理学的创始人,奠定了人类现代物理科学的发展基础。
● 1900-1926年 建立了量子力学。
● 1926年 建立了费米狄拉克统计。
● 1927年 建立了布洛赫波的理论。
● 1928年 索末菲提出能带的猜想。
● 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念,同年贝特提出了费米面的概念。
● 1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管,标志着信息时代的开始。
● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子。
● 1958年杰克.基尔比发明了集成电路。
● 20世纪70年代出现了大规模集成电路。
物理与物理技术的关系:
● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:技术—— 物理—— 技术
● 电气化的进程,提供了第二种模式:物理—— 技术—— 物理
当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。例如:核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、粒子散射实验、X 射线的发现、受激辐射理论、低温超导微观理论、电子计算机的诞生。几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿。
物理学的方法和科学态度:提出命题 → 理论解释 → 理论预言 → 实验验证 →修改理论。
现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学,它的产生过程如下:
①物理命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来;
②首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算。如现有理论不能完美解释,需修改原有模型或提出全新的理论模型;
④新理论模型必须提出预言,并且预言能够为实验所证实;
⑤一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则,当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻。
● 怎样学习物理学?
着名物理学家费曼说:科学是一种方法,它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象?着名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化 。
● 学习的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系。
● 物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受自然界的规则,并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是物理学,甚至是所有自然科学共同追求的目标。
以物理学为基础的相关科学:化学,天文学,自然地理学等。
学科性质
基本性质
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。
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。
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。

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