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什么叫做物理(什么是物理学)

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什么叫做物理(什么是物理学)

一、什么是物理学

(一)我自己了解的物理学

首先,我来谈谈我自己了解的物理学是什么。综上所述几张图像都是一些自然局面,这些自然局面实际上也都是物理局面,例如第一张是彩虹。咱们很多的人都具有生活经验,下过雨后,在适当的条件下,突出是在傍晚的时候,天空会出现彩虹。第二张是激光,激光有功率大的、有功率小的,激光也有许多指标,咱们日常在许多状况下都会碰到激光。这里是一个实验室里的激光装置。潘建伟做量子通信,用的便是激光作为载体,使用量子比特来传输信息。第三张是热气球,咱们给空气加热未来,热气球会上升,这内部实际上是个物理道理。热气球接下来这张是个陀螺,为什么这种陀螺会长期以来转而不倒,这仍是一种物理局面。陀螺接下来这张图各位一看就明白,是汽车碰撞,撞坏了。这样的碰撞咱们把它叫做非弹性碰撞,也便是说它最后形变了,跟原来的形状完全不一样了,这仍是一个物理过程。汽车碰撞左边这张图是一个氢原子的外面,氢原子当中有一个质子,周围有个电子,电子是绕着质子在旋转运动的。根据量子力学,电子云的分布取决于电子能量是多少,处在哪个能级。这仍是个物理问题。最后一排最左边这张图各位一看就了解,是原子弹、氢弹爆炸,此乃是个核反应过程,这仍是个物理局面。第二排第一张图是闪电,此乃是个放电过程。中心这张图现在城市里不容易看到了,我记得我小时候夏季晚上乘凉,一抬头看天空就有许多星星。现在大城市里不太容易看到星空,要看星空的话或许要到比较偏远的地方,到那去看或许就会看得比较清楚。这些都是些物理局面。

什么叫做物理(什么是物理学)

也便是说,物理是什么呢?物理便是对于自然的知识,物理学是一门研究大自然的的学科。它主要研究物质和它的运动。世界上的万物都是在运动的,没有肯定静止的东西。例如鼠标是静止的,然而鼠标的材料是由许多原子构成的,这些原子和它的电子时时刻刻都在运动。因此物理学研究什么呢?便是研究物质。物质有大有小,大的就像银河系,小的例如分子、原子、原子核、质子、电子、夸克等,现在为止咱们了解最小的粒子便是夸克。当然,讲起运动,那就离不开空间和时间。所谓运动,便是在不一样的时间物体的地点蜕变了。运动是在空间的运动。运动不能离开空间与时间。因此,物理学是研究物质和它在空间与时间内部的运动。这内部又涉及物质在运动的时候,要受到许多种作用力,以及物质都是有能量的(严格来讲,能量仍是一种物质)。因此,物理学归根到底是研究物质和它的运动方法,这内部涉及到能量和作用力,此乃是物理学关心的问题。因此,物理学的一个基础任务是什么?便是了解咱们的宇宙,了解咱们周围的世界是怎么样的。了解了未来,咱们就使用物理规律来改造咱们的生活,改进咱们的环境,保卫咱们的国家,此乃是物理学的基础作用。

什么叫做物理(什么是物理学)

(二)物理学的进步简史

接下来我容易讲解一下物理学的进步历史。物理学是最年代久远的学科之一,假如咱们把天文也作为物理的一部分,那么,物理学便是最年代久远的学科,没有之一。为什么说物理是最年代久远的学科呢?咱们每天抬头都可以看到星星,看到太阳升起落下,看到月亮。最早的人类当时是把许多种星、太阳、月亮作为神来对待,但随着社会的进步,人们开始思考太阳、月亮以及许多种星(金星、火星、水星等)的运动有什么规律,渐渐就开始做天文观测,看天空有什么,许多种星的星座是怎么排列的,它们一年四季是怎么变化的,这样就发生了天文学。咱们制造工具的时候要用力,例如用石头做把斧或刀,如何才能让它比较锋利;提一桶水,如何才省力,这些都涉及到力学知识。另外,不管是看自然的太阳光,还是后来可以自己点个火堆,人们可以看到光从一个小孔里透过来,这涉及到光的传播,这就有了光学。因此,最早的时候,人们就要研究许多自然局面,这样就渐渐形成了一门最年代久远的学科——物理。物理这门年代久远的学科长期以来在进步,其进步经过了几个阶段。

第一个阶段:在2000多年曾经就发生了当时的物理学,主要是古希腊的一些哲学家,这些人在思考自然的时候,找到了许多基础的经验和规律,此乃是物理进步的第一个阶段。在第一个阶段,物理和化学、生物以及一部分数学,都没有完全分开,统一叫做自然哲学。当时的许多科学家既是物理学家,又是数学家、生物学家、化学家,甚至还是文学家,精通许多领域。而在我国古代,物理实际上便是格物致知。古时候有许多儒家的哲学家,他看到一样东西就会想这内部蕴含什么道理,从而从这内部获得新知识。因此,从古希腊的哲学开始,在将近两千年里,物理没有变成一门独立的学科,而是跟很多自然科学一起,作为自然哲学的部分。物理学以及很多自然科学都经过了一个比较漫长、缓慢的进步过程。

第二个阶段:从17世纪科学革命开始,物理学开始与很多自然科学分支脱离而变成一个独立的学科。一样的,化学、生物也都变成一个独立学科。这种阶段是物理学的蓬勃进步阶段,咱们可以把它叫做经典物理的阶段。这种阶段有几个最主要的代表人物。一个是牛顿。牛顿是经典物理的一个祖师爷,他发现了万有引力定律,发明了微积分等。另外,在这种阶段还出现了伽利略、麦克斯韦等一大批伟大的物理学家,这些人的研究和贡献致使了产业革命。蒸汽机、电动机、发电机、电能的大力推广使用,都是跟经典物理的成就分不开的。

第三个阶段:到了20世纪初,一些物理学家感触很好,认为什么事情都可以用物理知识来说明,然而当时另有两个问题没有解决,然而当时一些大物理学家认为这仅仅是“天空上两朵乌云”,然而这“两朵乌云”后来的解决致使了近代物理的诞生。而近代物理的标志便是相对论和量子论。以量子论、相对论为代表,20世纪初开启了近代物理的阶段。近代物理更快地推进了高科技的进步,例如核武器、雷达等、集成电路、电脑、光纤通信、量子信息,以及咱们研究的高能的天体物理,研究宇宙、黑洞,研究宇宙大爆炸。这些都是近代物理带来的。

因此,物理学的进步大致经过了这么几个阶段:有文明开始,人类就对周围的物理局面感兴趣,之后在古希腊的时候,一些哲学家对物理做出了很重要的贡献;到了十七世纪,开始进入经典物理阶段;上个世纪初,开始进入近代物理阶段。当然,接下来便是物理学怎么继续往前走。物理与很多学科交叉,形成了许多跨学科的研究领域,例如物理跟生物交叉就形成了生物物理。再例如,物理与化学的结合,有物理化学,此乃是以物理为基础结合了化学;也有化学物理,此乃是以化学为主跟物理交叉的。而当量子力学发生未来,咱们用量子力学来研究许多化学过程,这就发生了量子化学。物理学的新观念惯用来说明很多学科的基础机理,从而开辟新领域。

(三)物理学的进步过程

接下来咱们看看物理学的进步过程。最开始,物理主要看到的是一些跟天文学、力学、光学知识有关的。咱们从一些埃及神庙、纪念碑里可以看到,在那时候就有许多物理的观测。之后到了公元前五六百年,这个时候候就发生了自然哲学。自然哲学有几个代表人物,这些代表人物基础都是希腊的哲学家。当时哲学家往往一般都是比较有钱的,有了钱、有了闲就开始仰望星空,开始思考周围的许多局面到底是怎么回事。当时有许多迷信,例如太阳升起来了,太阳下降了,都是由于有个太阳神。太阳升起来便是太阳神驾着马车出来了,太阳下山便是太阳神驾着马车回去了。最早的时候,很多的人把天上某颗星看成是自己的星辰,我是属于哪个星座的,就决定了我的命运。

公元前五六百年,有一批哲学家开始思考并提出许多假设,之后看这种假设能不能被很多事物证实,渐渐地,就提出了许多种学说。这些学说一些是被证实了的,另有很大一部分是没有被证实的,尽管被证实的仍是很粗糙的,仅仅是一种定性的证实。这内部有几个突出突出的古希腊哲学家,里面一位叫泰勒斯,他最突出的是什么呢?他明白且确定声明自己拒绝用许多种非自然的因素来说明自然局面,认为全部自然局面都具有自己的原因。此乃是泰勒斯最早宣称的,也便是说,他试图用一些基础的规则来说明自然局面。他最了不起的一点是什么呢?他预言了公元前585年5月28日那天会发生日全食。这在当时是很了不起的,由于长期以来到很后面,另有很多的人迷信日全食是由于天上有个“天狗”把太阳吃掉了。之后人们还在拼命敲锣打鼓,要把那个“天狗”杀了,之后让它把太阳吐出来。然而这种泰勒斯当时就已经弄清楚太阳、地球、月亮运行的规律,并在掌握了这种规律未来,在公元前585年预言了日全食。

另有一个人的名字各位或许都听说过,叫亚里士多德,亚里士多德写了第一本名叫《物理学》(Physics)的书。亚里士多德这本物理学的书中,绝大多数都是一些经验,没有什么定量的观念,许多是直觉的。例如亚里士多德就认为,在天上的天体结构中,地球是中心,太阳和许多很多的星都是绕着地球在做圆周运动。又例如亚里士多德认为,一个物体假如你不去用力作用它,它是不会动的。亚里士多德这本书里另有一点很高明,当时他就了解地球是圆的,月亮是圆的。月亮是圆的当然可以直截了当看到,地球为什么是圆的呢?他是根据月食的时候,月亮上的影子是圆的来判断的,而他了解月食是地球跑到月亮和太阳当中,也便是说,这个时候候反映了出现的月食的边缘是圆弧状的。由此他就了解地球是圆的。亚里士多德根据这些推理,找到了许多对于自然的规律。虽然他的思考一些对一些不对,他依然很了不起的。

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