物理的含义

暑伏2023-05-07  24

物理的含义

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(AEinstein,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(SLGlashow)、温伯格(SWeinberg)和萨拉姆(ASalam)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],CRubbia)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著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

物理学,简称物理,系研究物质嘅特性同规律嘅一门学问,可以话系自然科学之中最基本,覆盖面最广嘅。细至构成物质嘅基本粒子,大至整个宇宙,都系物理学嘅研究范围。有哋特性系所有物质系统都有嘅,好似能量守恒噉,我哋就称佢为物理定律。 有人话物理学系基础科学,因为其他嘅自然科学,好似生物学、化学、地质学噉,佢哋研究嘅对象都系遵守物理定律嘅。物理学同数学之间亦有好密切嘅关系,因为物理定律往往要用算式[1]同埋代数或几何学概念嚟表达。物理学用到或启发嘅数学理论亦往往比其他嘅自然科学深入好多。 物理学家经常尝试用科学方法解决所有问题,例如整模型或者做实验。由于佢太基础,以前好多人都将物理睇成一种自然哲学。直至近代,物理先至同哲学分家。

参考: zh-yue /wiki/%E7%89%A9%E7%90%86

欧洲「物理」一词的最先出自希腊文φυσικός,原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作「自然哲学」。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语、日语中「物理」一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式著作《物理小识》。在物理学的领域中,研究的是宇宙的基本组成要素:物质、能量、空间、时间及它们的相互作用;借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在古典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的,直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。在现代,物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。物理学理论通常以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理学定律。然而如同其他很多自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能经过反复的实验来检验。 物理学与其他许多自然科学息息相关,如化学、生物、天文和地质等。特别是化学。化学与某些物理学领域的关系深远,如量子力学、热力学和电磁学。 物理学简史 从古时候起,人们就尝试着理解这个世界:为什么物体会往地上掉,为什么不同的物质有不同的性质等等。宇宙的性质同样是一个谜,譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动,并且是什么力量决定着这些规律。人们提出了各种理论试图解释这个世界,然而其中的大多数都是错误的。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论,它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。像托勒密(Ptolemy)和亚里斯多德(Aristotle)提出的理论,其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。当然也有例外,譬如印度的一些哲学家和天文学家在 原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的,再举例如希腊的思想家阿基米德(Archimedes)在力学方面导出了许多正确的结论,像我们熟知的阿基米德定律。 在十七世纪末期,由于人们乐意对原先持有的真理提出疑问并寻求新的答案,最后导致了重大的科学进展,这个时期现在被称为科学革命。科学革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要发展,包括:印度数学暨天文学家Aryabhata以日心的太阳系引力为基础所发展而成的行星轨道之椭圆的模型、哲学家Hindu及Jaina发展的原子理论基本概念、由印度佛教学者Dignāga及Dharmakirti所发展之光即为能量粒子之理论、由 科学家Ibn al-Haitham(Alhazen)所发展的光学理论、由波斯的天文学家Muhammad al-Fazari所发明的星象盘,以及波斯科学家Nasir al-Din Tusi所指出托勒密体系之重大缺陷。 理论与概念 仅管物理学的研究范围十分广泛,相对应的理理也很众多,但有一些理论被证明是最基本的,其正确性是被普遍接受的。这些理论被看作是物理学的中心学说和基础理论。他们也是成为一个物理学家所必备的知识。 理论 重要主题 重要概念 古典力学 牛顿运动定律、拉格朗日力学、哈密顿力学、转动学、静力学、动力学、声学、流体力学、连续介质力学、混沌理论 时间、空间、转动、位移、速度、加速度、质量、力、力矩、动量、角动量、能量、功、功率、振动、波、振动学 电磁学 电学、磁学、电动力学、马克斯威尔方程组、光学 电荷、电流、电导、电阻、电场、磁场、磁通、电磁场、电磁感应、电磁辐射、电磁波 热力学和统计力学 热机、分子运动论 温度、热量、内能、自由能、熵、压力、配分函数、平衡态、态函数、涨落、相、相变 相对论 狭义相对论、广义相对论、爱因斯坦场方程 时空、引力场、引力波、四维动量、洛仑兹变换、相对性原理、等效原理、协变性 量子力学 薛丁格方程、路径积分、量子场论、量子统计 波函数、哈密顿量、全同粒子、自旋、波粒二象性、不确定原理、零点能、量子、量子化、能级 主要领域 物理学的研究领域主要依据研究对象的尺度划分。 领域 分支领域 主要理论 天体物理学 宇宙学-电浆体物理学 大爆炸宇宙学-暴涨宇宙模型-广义相对论 凝聚态物理学 固体物理学-低温物理学-介观物理学 BCS理论-费米气体理论-费米液体理论-多体理论 原子和分子物理 原子物理学-分子物理学-光学 量子光学-量子化学 亚原子和基本粒子物理 核子物理学-粒子物理学 标准模型-大统一理论-M理论

参考: zh /w/indextitle=%E7%89%A9%E7%90%86&variant=zh-

物理的解释

(1) [innate laws of things]∶事物的内在 规律 或 道理 人情 物理 (2) [physics]∶物理学 详细解释 (1)事理。 《鹖 冠子 ·王鈇》 :“ 庞子 曰:‘愿闻其人情物理。’” 《宋书·晋熙王刘昶传》 :“ 晋熙 太妃 谢氏 ,沉刻无亲,物理 罕见 。” 宋 司马 光 《乞去新法之病民伤国者疏》 :“ 不幸 所委之人,於人情物理,多不通晓,不 足以 仰副圣志。” 清 戴名世 《兔儿山记》 :“ 呜呼 !此山在禁中,异时虽公卿莫能至, 而今 则游人覊客皆得以 游览 徘徊 而 无所 忌,盖物理之 循环 往复有 固然 者。” 李广田 《论文学教育》 :“诗以表现人情物理为主。” (2)事物的道理、规律。 《周书·明帝纪》 :“天地有穷已,五常有推移,人安得常在,是以生而有死者,物理之必然。” 宋 张耒 《 明道 杂志》 :“升不受斗,不覆即毁,物理之不可移者。” 清 何琇 《樵香小记·马牛其风》 :“或曰牛走顺风,马走逆风,核诸物理,无此事。” (3)景物与情理。 唐 高仲武 《 中兴 间气集·张南史》 :“ 张君 奕碁者,中岁 感激 ……稍入诗境。如:‘已被秋风教忆鱠,更闻寒雨劝飞觞。’可谓物理俱美,情致兼深。” (4)物理学的省称。

词语分解

物的解释 物 ù 人以外的 具体 的 东西 :事物。生物。物体。货物。礼物。文物。物价。 物质 。地大物博。物极必反。 内容,实质: 言之有物 。 指自己以外的人或跟自己 相对 的环境:物议( 群众 的批评)。待人接物。物望所归(众望 理的解释 理 ǐ 物质本身的纹路、层次, 客观 事物本身的次序:心理。肌理。条理。事理。 事物的规律,是非得失的 标准 ,根据:理由。理性。 理智 。理论。理喻。理解。 理想 。道理。理直气壮。 自然 科学,有时特指“物理学”:

物理学中概念和定义跟平时说的概念和定义是一样的。

概念是说人们对事物本身的认识,我字面理解一下,就是人对事物本身概括的思考它是什么。

定义跟概念完全不同,意思是人为的把事物称做什么。注意是人为的规定。比如,加速度的定义,是每秒速度增加多少,单位是米每秒,这是人为的定义的,也可以定义为厘米每秒。再比如,我们定义

“米”

。1米定义为那么长,当初完全可以定义得长一点或短一点,再比如,我们把一天的时间平均分成24份,每份是1小时,这就是小时的定义,当初也可以把一天分成10份,也可以分成20份,这样定义的小时就比现在的小时时间多了一些。这些完全是认为的规定。定义是为了计算方便,人们能看到白天和黑夜,那肯定会把一个昼夜定义为一天,不会把一个昼夜零几小时定义为一天吧。

加速度的定义公式是a=v/s

因为加速度你字面理解就是速度增加的度啊,

另一个公式

a=f/m

就不是定义公式,说的是力作用于物体,物体的速度变化的情况。

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