物理學
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- 原文:Boltzmann；繁體：玻茲曼；简体：玻尔兹曼； 當前用字模式下顯示為→玻茲曼
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物理學簡稱物理。歐洲「物理」一詞的最先出自希臘文φυσικός，原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學作「自然哲學」。
從最廣泛的意義上來說即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中「物理」一詞起自於明末清初科學家方以智的百科全書式著作《物理小識》。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、時間及它們的交互作用；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在古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。在現代，物理學已經成為自然科學中最基礎的學科之一。物理學理論通常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學定律。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，其正確性只能經過反覆的實驗來檢驗。
物理學與其他許多自然科學息息相關，如化學、生物、天文和地質等。特別是化學。化學與某些物理學領域的關係深遠，如量子力學、熱力學和電磁學。
目錄 |
簡史
從古時候起，人們就嘗試著理解這個世界：為什麼物體會往地上掉，為什麼不同的物質有不同的性質等等。宇宙的性質同樣是一個謎，譬如地球、太陽以及月亮這些星體究竟是遵循著什麼規律在運動，並且是什麼力量決定著這些規律。人們提出了各種理論試圖解釋這個世界，然而其中的大多數都是錯誤的。這些早期的理論在今天看來更像是一些哲學理論，它們不像今天的理論通常需要被有系統的實驗證明。像托勒密和亞里士多德提出的理論，其中有些與我們日常所觀察到的事實是相悖的。當然也有例外，譬如印度的一些哲學家和天文學家在原子論和天文學方面所給出的許多描述是正確的，再舉例如希臘的思想家阿基米德在力學方面導出了許多正確的結論，比如阿基米德定律。
在17世紀末期，由於人們樂意對原先持有的真理提出疑問並尋求新的答案，最後導致了重大的科學進展，這個時期現在被稱為科學革命。科學革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要發展，包括：印度數學暨天文學家阿耶波多(Aryabhata)以日心的太陽系重力為基礎所發展而成的行星軌道之橢圓的模型、哲學家Hindu及Jaina發展的原子理論基本概念、由印度佛教學者陳那(Dignāga)及法稱(Dharmakirti)所發展之光即為能量粒子之理論、由穆斯林科學家伊本‧海薩姆(Ibn al-Haitham)所發展的光學理論、由波斯的天文學家Muhammad al-Fazari所發明的星象盤，以及波斯科學家納西爾.艾德丁.圖西(Nasir al-Din al-Tusi)所指出托勒密體系之重大缺陷。
理論與概念
僅管物理學的研究範圍十分廣泛，相對應的理論也很眾多，但有一些理論被證明是最基本的，其正確性是被普遍接受的。這些理論被看作是物理學的中心學說和基礎理論。他們也是成為一個物理學家所必備的知識。
| 理論 | 重要主題 | 重要概念 |
|---|---|---|
| 古典力學 | 牛頓運動定律、拉格朗日力學、哈密頓力學、轉動學、靜力學、動力學、聲學、流體力學、連續介質力學、混沌理論 | 時間、空間、轉動、位移、速度、加速度、質量、力、力矩、動量、角動量、能量、功、功率、振動、波、振動學 |
| 電磁學 | 電學、磁學、電動力學、馬克斯威爾方程式組、光學 | 電荷、電流、電導、電阻、電場、磁場、磁通、電磁場、電磁感應、電磁輻射、電磁波 |
| 熱力學和統計力學 | 熱機、分子運動論 | 溫度、熱量、內能、自由能、熵、壓力、配分函數、平衡態、態函數、漲落、相、相變 |
| 相對論 | 狹義相對論、廣義相對論、愛因斯坦場方程式 | 時空、重力場、重力波、四維動量、洛侖茲變換、相對性原理、等效原理、協變性 |
| 量子力學 | 薛丁格方程式、路徑積分、量子場論、量子統計 | 波函數、哈密頓量、全同粒子、自旋、波粒二象性、不確定原理、零點能、量子、量子化、能級 |
研究
主要領域
物理學的研究領域主要依據研究對象的尺度劃分。
| 領域 | 分支領域 | 主要理論 |
|---|---|---|
| 天體物理學 | 宇宙學、電漿體物理學 | 大霹靂宇宙學、暴漲宇宙模型、廣義相對論 |
| 凝聚態物理學 | 固體物理學、低溫物理學、介觀物理學 | BCS理論、費米氣體理論、費米液體理論、多體理論 |
| 原子和分子物理 | 原子物理學、分子物理學、光學 | 量子光學、量子化學 |
| 亞原子和基本粒子物理 | 核子物理學、粒子物理學 | 標準模型、大統一理論、M理論 |
相關領域
相關參考條目
外部連結
- 量子日記——集合全世界9個國家8種語言的物理學家的研究動態
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物理學分支 |
| 基礎理論 |
| 古典力學 | 連續介質力學 | 熱力學 | 統計力學 | 電動力學 | 相對論 | 量子力學 | 流體力學 | 固體力學 | 哈密頓力學 | 拉格朗日力學 | 天體力學 | 太空動力學 | 材料力學 | 運動學 | 動力學 | 靜力學 |
| 研究領域 |
| 力學 | 聲學 | 熱學 | 電磁學 | 光學 凝聚態物理學 | 固體物理學 | 電漿物理學 | 分子物理學 | 原子物理學 | 原子核物理學 | 粒子物理學 |
| 交叉和應用學科 |
| 天體物理學 | 生物物理學 | 物理化學 | 材料科學 | 電子科學 | 非線性物理學 | 計算物理學 |
| 自然科學 |
|---|
| 物理學 | 天文學 | 地球科學 | 化學 | 生物學 |
物理學是一個與
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