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物理學古希臘語:Φύσις,自然)是研究物質能量的本質與性質的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素,所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一[1]

物理」一詞在英文里是「physics」,最先出自於古希臘文「φύσις」,原意是「自然」。在中文裡,「物理」最早可在戰國時期佚書《鶡冠子》·王。三國時期,楊泉著有《物理論》,是最早的書名含有「物理」一詞的著作。「物理」的含義已演化為學術之理,包括自然科學的各門領域與人文學的部分領域。在物理學裡,時常會利用觀察、模擬、實驗、推論、演繹等方法來獲得知識。

物理學是一種實驗科學,物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式稱為「物理理論」。

物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學生物學考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律

核心理論

物理學的研究範圍雖然十分廣泛,物理學者時常會使用到某些物理學的核心理論。這些核心理論大致包括於經典力學量子力學、熱力學、統計力學電磁學狹義相對論等等基礎物理學領域,是進階研究專門論題的重要工具[2]

經典物理學:包括那些在二十世紀初已成熟的傳統學術分支領域經典力學、聲學光學、熱力學、電磁學等等。

現代物理學:研究大致分類為天文物理學、原子分子與光物理學、粒子物理學凝聚態物理學應用物理學等等。

大多數物理學者整個職業生涯只專精於一個領域,像阿爾伯特·愛因斯坦(1879~1955)和列夫·朗道(1908~1968)這樣的全才大師現在寥若晨星。

應用

物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如量子化學生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。

通過創建新理論與發展新科技,物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如,由於電磁學的快速發展,電燈電動機家用電器等新產品紛紛湧現,人類社會的生活水平也得到大幅提升[3]

由於核子物理學日趨成熟,核能發電等。但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的關係。

世界十大物理學家

現代物理學之父:愛因斯坦

愛因斯坦1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年畢業於蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學[[哲學]]博士學位,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎,1905年創立狹義相對論。1915年創立廣義相對論。

英國着名的物理學家 艾薩克·牛頓

英國著名的物理學家艾薩克·牛頓,是科學界最偉大的物理學家之一,百科全書式的「全才」,其多項研究都有科學分支,物理學方面,奠定了經典力學的基礎,指出地球不是宇宙的中心,是世界十大傑出物理學家之一。

德國着名物理學家 馬克斯·普朗克

馬克斯·普朗克德國著名物理學家,被稱為量子理論之父,是二十世紀最重要的物理學家之一,發現普朗克輻射定律,在論證過程中提出普朗克常數,成為此後微觀物理學中最重要的方程常數之一,是世界十大傑出物理學家之一。

世界十大傑出物理學家 邁克爾·法拉第

法拉第英國著名的科學家化學家和物理學家,發現了磁場電磁感應,被稱為「電學之父」和「交流電之父」,奠定了電磁學的基礎,是世界十大傑出物理學家之一。他是英國物理學家、化學家,也是着名的自學成才的科學家,出生於薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學。1831年,他作出了關於電力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。

物理學家 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

麥克斯韋主要從事電磁理論分子物理學、統計物理學、光學力學、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論,將電學磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一[4]

美籍猶太裔物理學家 理查德·費曼

理查德·費曼是美籍猶太裔物理學家,加州理工學院物理學教授,1965年諾貝爾物理獎得主,其在粒子物理學量子電動力學領域,做出重大貢獻,首位提出納米概念的人,是世界十大傑出物理學家之一[5]

奧地利着名物理學家 埃爾溫·薛定諤

埃爾溫·薛定諤奧地利著名物理學家,是量子力學奠基人之一,建立的薛定諤方程,描述微觀粒子運動狀態的基本定律,還提出薛定諤貓思想實驗,是所有科學領域中最精細的思想實驗之一,是世界十大傑出物理學家之一。

英國着名的理論物理學家 保羅·狄拉克

保羅·狄拉克是英國著名的理論物理學家,他提出了狄拉克方程,用來描述費米子的物理行為,還與薛定諤一起獲得諾貝爾物理學獎,預測了反物質的存在,是世界十大傑出物理學家之一。

原子核物理學之父 歐內斯特·盧瑟福

歐內斯特·盧瑟福是二十世紀最偉大的實驗物理學家,在放射性和原子結構等方面做出了重大的貢獻。盧瑟福首先提出放射性半衰期的概念,證實放射性涉及從一個元素到另一個元素的嬗變。他又將放射性物質按照貫穿能力分類為α射線與β射線,並且證實前者就是氦離子

量子力學的主要創始人 沃納·海森堡

沃納·海森堡德國著名物理學家,量子力學的主要創始人,提出不確定性原理,奠定了量子力學,還提出矩陣理論,其在核物理學的顯着貢獻,為量子場論和粒子物理學的出現奠定基礎,是世界十大傑出物理學家之一。

視頻

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一分鐘看懂兩千年物理學的歷史
第1課 物理學起源

參考文獻