第0章绪论

1.什么是物理学？物理学——研究物质、能量和它们相互作用的学科。一、物理学和物质世界物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律2绪论2.物理学的研究对象（1）研究物质的两种基本形态实物和场是物质的两种基本形态关于实物物质结构实物包括微观粒子和宏观物体，它的范围是从基本粒子的亚核世界(10-15m)到整个宇宙(1026m)。关于场物质结构例如：电磁场、引力场、各种介子场。3（2）研究物质最简单最基本最普遍的运动形式物质的运动具有粒子和波动两种图象。天体的、宏观的机械运动，分子的热运动呈粒子性；微观领域内，无论场和实物都呈波、粒二象性。4（3）研究物质的相互作用物质间有四种相互作用:引力作用、电磁作用、强作用、弱作用传递引力相互作用—引力子传递电磁相互作用—光子传递强相互作用—胶子传递弱相互作用—中间玻色子5研究对象包括微观、介观、宏观、宇观空间尺度：微观粒子10-15m（夸克）---宇宙尺寸1027m（哈勃半径，200光年）--大小跨越42个数量级。时间尺度：微观粒子寿命10-24s；宇宙年龄---1018s。当今物理学的研究领域里有两个尖端，一个是高能物理或称粒子物理，另一个是天体物理。前者在最小尺度上探索物质更深层次的结构，后者在最大尺度上追寻宇宙的演化和起源。但是近十年的进展表明，这两个极端竟奇妙地衔接在一起，成为一对密不可分的姊妹科学。6微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological7天体物理和粒子物理两大尖端紧密衔接从阶段划分，可分为经典、近代、现代物理。第一代：1543年以前，以亚里士多德为代表的物理学（如地心说，力是维持速度的原因等）。第二代：1543年-1900年以牛顿为代表的物理学。第三代：1900年-1928年以爱因斯坦的相对论和薛定谔、海森堡等的量子论为代表的近代物理学。第四代：1928年至今的现代物理学如激光、超导、混沌等。经典物理近代物理8各种物理学的适用范围低速宏观：经典物理学高速宏观：相对论物理学低速微观：量子物理学高速微观：相对论量子物理学【注】1.低速即远远小于光速；高速即接近光速；2.宏观与微观界限大约是以原子半径10-10m为界；3.近年来由于材料科学的进步，在介于宏观和微观的尺度之间发展出研究宏观量子现象的一门新兴学科---介观物理学。910微观10-10宏观2.13×1022宇观光速介观速度（m/s）物体线度（m）3.0×108二.物理学的五大基本理论（物理学分类）牛顿力学(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。热力学(Thermodynamics)：研究物质热运动的统计规律及其宏观表现。电磁学(Electromagnetism)：研究电磁现象、物质的电磁运动及电磁辐射等规律。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(Quantummechanics)：研究微观物质运动现象以及基本运动规律。111.物理学是一切自然科学的基础物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。2.物理学是科学技术和社会发展的巨大动力（1）18世纪60年代开始的第一次技术革命，主要标志是蒸汽机的广泛应用，它是经典牛顿力学和卡诺等热力学发展的结果。三.物理学和科学技术12（2）19世纪90年代开始的第二次技术革命，主要标志是电力的应用和无线电通讯的实现，它是经典麦克斯韦电磁学发展的结果。（3）20世纪40年代兴起一直延续到今天的第三次技术革命是近代物理学发展的结果，其特点是出现了高新技术和产品。如激光、电子计算机等的出现。13