物理是一門什麼學科
啟示:物理系統的相變,比如冰和水蒸氣之間的相變,能夠讓你更深入地了解其他科學問題,包括進化。
這是有些道理的。例如,許多物理學家會告訴你這樣的故事:對於物理學家在生物學領域的努力,生物學家是如何不屑一顧的,他們會認為,物理學家對生物學完全摸不著邊際,並且充滿了誤解。事情還不僅僅是物理學家被認為做錯了事情這么簡單。通常生物學家的觀點是,在生物學中根本沒有物理學的地盤。
但是,此類反對意見(和笑話)將學術標簽與科學混為一談。物理學,正確的理解,不是由學校教授的一個學科和大學的一個系,它是了解發生在這個世界上的所有過程的一種特定的方式。當亞里士多德在公元前4世紀寫下《物理學》一書時,他不是在描述一個學科,而是在描述一種哲學方式:思考自然的一種方式。你或許會想這是「物理學」一詞古老的用法,但它不是。當物理學家今天說到「物理」的問題時(就如同他們經常做的一樣),他們要表示的意思,與亞里士多德的意思是相近的:不是赤裸裸的數學形式主義,也不是純粹的敘述,而是從基本原理來推導過程的一種方式。
這就是為什麼,如同有化學的物理學、地質的物理學,還有社會的物理學一樣,現在也有了生物的物理學。但,並不一定非要是專業意義上的「物理學家」才能有所發現。
在20世紀中期,物理學和生物學之間要比今天更為互通聲氣。一些20世紀的分子生物學先驅,包括馬克斯?德爾布呂克、西摩?本澤爾,以及弗朗西斯?克里克,都是被作為物理學家來培養的。而當詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克於1953年發現DNA中的遺傳編碼,因此人們開始用「信息」的觀點看待基因和進化時,人們通常將遺傳編碼的發現歸功於物理學家埃爾溫·薛定諤於1944年出版的《生命是什麼?》一書(當然,他的一些想法已經被生物學家赫爾曼·米勒早預料到了)。
在20世紀中葉,物理學和生物學的整合深受當時許多著名生物學家的歡迎,包括康拉德·哈爾·沃丁頓、J·B·S·霍爾丹、李約瑟,他們正是劍橋大學理論生物學俱樂部的發起人。和人們了解DNA「數字代碼」的意義幾乎在同一時間,應用數學家諾伯特·維納也在勾勒其控制論的理論,該理論被認為可用來解釋從機器到細胞一類的復雜系統是如何由反饋網路來控制和調節的。1955年,物理學家喬治?伽莫夫在《科學美國人》上發表了具有先見之明的文章,名為《活細胞的信息傳遞和控制論》,這給生物學家雅克·莫諾和弗朗索瓦?雅各布提供了一種語言,使他們能夠在20世紀60年代明確地描述出他們早期提出的基因調控網路理論。
但是,自此以後「物理生物學」項目停滯了下來。盡管物理學家已經涉足生物學相關問題,但仍然存在一個空白,將他們的大部分努力與基因組數據收集、分子的遺傳和生化機制詳細研究,以及細胞生物學的主流分隔開來。到底發生了什麼事呢?
造成這種割裂的關鍵原因,在恩斯特·邁爾於2004年出版的《是什麼讓生物學如此獨特》中進行了總結。邁爾是最傑出的現代進化生物學家之一,僅僅是這個書名,就反映了一個普遍流行的觀念,那就是生命科學例外論。在邁爾看來,對物理學所能提供的一般理論來說,生物學太混亂、太復雜,所以這些理論沒有很大的幫助——魔鬼總是在細節中。
科學思想在一個領域的發展,最終可能被證明與另一個領域相關。
邁爾做出了可能是任何生物學家都試圖做出的、最協調一致的嘗試,為他的學科劃出明確的學科界限,巧妙地將其與科學的其他領域隔離開來。在這一過程中,他向我們提供了他的這一努力之所以愚蠢的、最清晰的實證之一。
他確定了4個物理學區別於生物學的基本特徵:物理學是一種本質主義理論(將世界劃分為細致入微的和一成不變的類別,如電子和質子);物理學是一種確定性理論(這個必然導致那個);物理學是一種簡化理論(你是通過減少一個系統的組成部分來理解這個系統的);物理學總是假定普遍的自然法則。而在生物學中,這些都被機遇、隨機性和歷史偶然性在暗地裡給破壞掉了。只要你對量子理論、混沌學以及其所提示的復雜性略知一二的話,那麼任何物理學家都會告訴你,邁爾對物理學的這一特性的描述是有著致命缺陷的。
⑵ 物理是一門什麼樣的學科
物理就是研究聲光熱力電等自然現象的一門學科。
⑶ 物理學科分類
物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,它是當今最精密的一門自然科學學科。
中文名
物理學
外文名
Physics
學科門類
自然科學
學科分類
一級學科
研究內容
運動、相互作用、時空、基本粒子
更多
基本定義
物理學是一種自然科學,注重於研究物質、能量、空間、時間,尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關系。物理學是關於大自然規律的知識;更廣義地說,物理學探索分析大自然所發生的現象,以了解其規則。
物理學研究的空間尺度范圍與時間尺度范圍
物理學(physics):物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律。
物理學研究的范圍 ——物質世界的層次和數量級
空間尺度:
原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恆星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次。
微觀粒子(microscopic):質子m
介觀物質(mesoscopic)
宏觀物質(macroscopic)
宇觀物質(cosmological)類星體m
不同物理學分支對自然界基本構成的認識
時間尺度:
基本粒子壽命 10-25s
宇宙壽命 1018s
按空間尺度劃分:量子力學、經典物理學、宇宙物理學
按速率大小劃分: 相對論物理學、非相對論物理學
按客體大小劃分:微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運動速度劃分: 低速,中速,高速
按研究方法劃分:實驗物理學、理論物理學、計算物理學
分類簡介
●牛頓力學(Newton mechanics)與分析力學(analytical mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律
●電磁學(electromagnetism)與電動力學(electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
●熱力學(thermodynamics)與統計力學(statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
●狹義相對論(specialrelativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。
●廣義相對論(general relativity)研究在大質量物體附近,物體在強引力場下的動力學行為。
●量子力學(quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外,還有:
粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
研究領域
物理學研究的領域可分為下列四大方面:
1.凝聚態物理——研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現);某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
2.原子,分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內,物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動力學;准確測量基本常數;電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們,內外部和物質及光的相互作用,這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標准模型描述,有12種已知物質的基本粒子模型(誇克和輕粒子)。它們通過強,弱和電磁基本力相互作用。標准模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。
4.天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變,太陽系的起源,以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學,電磁學,統計力學,熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹,促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現,證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,暗能量和暗物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進,可期待出現許多可能性和發現。尤其是今後數年內,圍繞暗物質方面可能有許多發現。
物理學史
●伽利略·伽利雷(1564~1642年)人類現代物理學的創始人,奠定了人類現代物理科學的發展基礎。
● 1900~1926年 建立了量子力學。
● 1926年 建立了費米狄拉克統計。
● 1927年 建立了布洛赫波的理論。
● 1928年 索末菲提出能帶的猜想。
● 1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念,同年貝特提出了費米面的概念。
● 1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管,標志著信息時代的開始。
● 1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。
● 1958年傑克.基爾比發明了集成電路。
● 20世紀70年代出現了大規模集成電路。
物理與物理技術的關系:
● 熱機的發明和使用,提供了第一種模式:技術—— 物理—— 技術
●電氣化的進程,提供了第二種模式:物理—— 技術—— 物理
當今物理學和科學技術的關系兩種模式並存,相互交叉,相互促進「沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命」。例如:核能的利用、激光器的產生、層析成像技術(CT)、超導電子技術、粒子散射實驗、X 射線的發現、受激輻射理論、低溫超導微觀理論、電子計算機的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立,事先都在物理學中經過長期的醞釀。
物理學的方法和科學態度:提出命題 → 理論解釋 → 理論預言 → 實驗驗證 →修改理論。
現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學,它的產生過程如下:
物理命題一般是從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來,或從已有原理中推演出來;
首先嘗試用已知理論對命題作解釋、邏輯推理和數學演算。如現有理論不能完美解釋,需修改原有模型或提出全新的理論模型;
新理論模型必須提出預言,並且預言能夠為實驗所證實;
一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為准則,當一個理論與實驗事實不符時,它就面臨著被修改或被推翻。
● 怎樣學習物理學?
著名物理學家費曼說:科學是一種方法,它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什麼事情是已知的,了解到了什麼程度,如何對待疑問和不確定性,證據服從什麼法則;如何思考事物,做出判斷,如何區別真偽和表面現象?著名物理學家愛因斯坦說:發展獨立思考和獨立判斷的一般能力,應當始終放在首位,而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論,並且學會了獨立思考和工作,他必定會找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來,他一定會更好地適應進步和變化 。
● 學習的觀點:從整體上邏輯地,協調地學習物理學,了解物理學中各個分支之間的相互聯系。
● 物理學的本質:物理學並不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受自然界的規則,並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,並試圖改變自然,這是物理學,甚至是所有自然科學共同追求的目標。
以物理學為基礎的相關科學:化學,天文學,自然地理學等。
學科性質
基本性質
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
其次,物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。
大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!
總之,物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。
⑷ 物理是一門什麼樣的學科
物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。
物理學是其他各自然科學學科的研究基礎。研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,它是當今最精密的一門自然科學學科。
(4)物理是一門什麼學科擴展閱讀:
其他重要學科介紹:
化學是自然科學的一種,在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律;創造新物質的科學。世界由物質組成,化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一。
生物學是研究生物(包括植物、動物和微生物)的結構、功能、發生和發展規律的科學。自然科學的一個部分。目的在於闡明和控制生命活動,改造自然,為農業、工業和醫學等實踐服務。
數學(mathematics或maths,來自希臘語,「máthēma」;經常被縮寫為「math」),是研究數量、結構、變化、空間以及信息等概念的一門學科,從某種角度看屬於形式科學的一種。
⑸ 物理是一門有趣的學科,它研究什麼等物理現象
太多了 說不過來。 舉例子(具體的例子)來說:
天為什麼時藍的? 彩虹是怎麼形成的
很多物體為什麼會熱漲冷縮?而水為什麼是冷漲?
宇宙是怎麼形成的?又是怎麼演化到今天這樣的?
分子,原子這種介觀物理,再到微觀物理等等各種現象(超導現象等等)
總之,很多,很奇妙。是一個滿足各種好奇心的學科。但是需要較強的數學功底。總體屬於偏難的自然學科。
⑹ 物理是一門什麼學科
物理學是一門以實驗為基礎的研究物質結構和相互作用及其運動基本規律的學科回。物理學研究的對答象具有極大的普遍性。它的基本理論滲透在自然科學的許多領域,應用於生產技術的各個部門,它是一切自然科學和工程技術的基礎。
科學素質是大學生素質教育中重要組分. 物理學是自然科學之母. 物理學實質上是人類文化體系中重要而基礎的內容, 物理教育直接關繫到科學素質教育的的質量, 潛力和成敗. 物理教育在素質教育中具有不可替代的地位和作用。
物理學是自然科學中的一門基礎學科,處於核心地位。科學史很重要的部分就是物理學史,研究物理學史有助於闡明科學的發展規律,有助於了解科學與社會的關系,科學與技術的關系,以及科學與哲學的關系。
奇妙宇宙誰知曉,萬能定律在物理。
物理是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。是一門以實驗為基礎的自然科學,物理學的一個永恆主題是尋找各種序(orders)、對稱性(symmetry)和對稱破缺(symmetry-breaking)
⑺ 物理是一門什麼樣的學科
物理學簡稱物理。歐洲「物理」一詞的最先出自希臘文φυσικ0209,原意內是指自然。古時歐洲人容稱呼物理學作「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網路全書式著作《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、時間及它們的相互作用;藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經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系深遠,如量子力學、熱力學和電磁學。
⑻ 物理學是一門以什麼和什麼為基礎的科學
物理是一門以觀察和實驗為基礎的自然學科,物理實驗對於提高物理教學質量,全面落實培養科學素養的目標,具有其他教學內容和形式所不能替代的作用。
物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,它是當今最精密的一門自然科學學科。
(8)物理是一門什麼學科擴展閱讀
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。
一是早期人們通過感官視覺的延伸。
二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。
物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
⑼ 物理是不是最難的一門學科
物理是一種理科課程.初中物理呢,是應用物理的知識來解釋日常生活當中的許多現象的學科.比較貼近於生活.也來自生活.要是想學好物理呢,就必須有合適的方法.如果沒有合適的方式方法的話.你根本就學不會物理的,因為物理是有邏輯性的.那麼怎麼學好初中物理這門學科呢?有什麼樣的方法可以學好物理呢?
初中物理思維導圖
第五、不懂就問
發現自己有不會的地方,一定要及時的問同學或者是老師.不懂就問才是最好的學習方法,這樣就把所有的知識點都放在你的腦子里邊了.成為你自己的東西了,而不是別人的東西.
關於怎麼學好初中物理的方法技巧已經告訴給大家了,希望同學們能夠按照上面的方式方法進行學習,對於你們提高成績是很有幫助的.