物理学

古代天文学

天文学是最古老的自然科学。苏美尔人和古埃及人研究星星，主要是为了预测和宗教。巴比伦人的第一张星图可追溯到公元前1200年左右。天文事件是周期性的，也可以追溯到巴比伦人。他们的理解并不科学，但他们的观测对后来的天文学产生了影响。许多天文学来自美索不达米亚、巴比伦、古埃及和古希腊。来自埃及的天文学家建造了显示天空中物体如何移动的纪念碑，北半球的星座名称大多来自希腊天文学家。

自然哲学

自然哲学大约始于公元前650年的希腊，当时有一场哲学家运动用自然主义取代了迷信，驳斥了精神。Leucippus和他的学生Democritus大约在这个时期提出了原子的概念。

中世纪伊斯兰世界的物理学

伊斯兰学者在伊斯兰黄金时代继续研究亚里士多德的物理学。一个主要贡献是对观测天文学的贡献。一些人，如伊本-萨勒、阿尔-金迪、伊本-海赛姆、阿尔-法里西和阿维森纳，致力于光学和视觉的研究。在《光学书》中，伊本-海瑟姆否定了以前希腊人关于视觉的观点，提出了新的理论。他研究了光是如何进入眼球的，并发展了遮光镜。后来欧洲科学家根据这本书制造了眼镜、放大镜、望远镜和照相机。

经典物理学

科学革命后，物理学成为一个独立的研究领域。伽利略的实验帮助创建了经典物理学。虽然他没有发明望远镜，但他在观察夜空时使用了它。他支持哥白尼关于地球围绕太阳运动的观点（日心说）。他还研究了万有引力。牛顿利用伽利略的思想创立了他的运动三定律和万有引力定律。这些定律共同解释了地球附近坠落体的运动以及地球和行星围绕太阳的运动。

几百年来，工业革命如火如荼，在许多科学领域又有了许多发现。经典物理学的定律足以研究比光速慢得多的物体，而且不是微观的。当科学家们第一次研究量子力学时，他们不得不创造一套新的定律，这就是现代物理学的开始。

现代物理学

科学家在研究粒子时，发现了经典力学无法解释的东西。经典力学预言光速是变化的，但实验表明光速是不变的。这是由爱因斯坦的狭义相对论所预言的。爱因斯坦预言，电磁辐射通过空旷空间的速度将始终保持不变。他的时空观取代了古老的观念，即空间和时间是相当独立的东西。

马克斯-普朗克提出了量子力学来解释为什么当你用光照金属时会释放电子，以及为什么物质会发出辐射。量子力学适用于非常小的东西，比如构成原子的电子、质子和中子。沃纳-海森堡、埃尔温-薛定谔和保罗-狄拉克等人继续研究量子力学，最终我们得到了标准模型。

物理学是研究空间和时间中的能量和物质以及它们之间的关系。物理学家假设质量、长度、时间和电流的存在，然后用这些基本单位来定义（赋予）所有其他物理量的意义。质量、长度、时间和电流从来没有定义，但用来测量它们的标准单位总是被定义的。在国际单位制（由法语Système International缩写为SI）中，千克是质量的基本单位，米是长度的基本单位，秒是时间的基本单位，安培是电流的基本单位。除了这四个单位外，还有三个单位：摩尔是物质的数量单位，坎德拉是衡量发光强度（照明功率）的单位，开尔文是温度的单位。

物理学研究的是事物如何运动，以及使它们运动的力量。例如，物理学用速度和加速度来说明事物如何运动。此外，物理学家还研究重力、电、磁力和使事物结合在一起的力量。

物理学研究非常大的事物，也研究非常小的事物。例如，物理学家可以研究恒星、行星和星系，但也可以研究小块物质，如原子和电子。除此之外，他们还可以研究能量、热量和放射性，甚至空间和时间。物理学不仅可以帮助人们了解物体如何运动，还可以了解物体如何改变形态，如何发出声音，如何变热或变冷，以及物体在最小的层面上是由什么构成的。

物理学是一门定量的科学，因为它是以数字测量为基础的。在物理学中，数学被用来制作模型，试图预测自然界中会发生什么。这些预测与现实世界的运作方式进行比较。物理学家一直在努力使他们的世界模型更好。

经典力学包含牛顿运动定律、拉格朗日力学、汉密尔顿力学、运动学、静力学、动力学、混沌理论、声学、流体力学、连续体力学等主要内容。经典力学是关于自然界中作用在物体上的力，平衡力，维持平衡状态等 。

电磁学是研究特定物体上的电荷。它包含了静电学、电动力学、电学、磁学、磁静力学、麦克斯韦方程、光学等子课题。

热力学和统计力学与温度有关。它包括热机、动力学理论等主要内容。它使用的术语有热量(Q)、功(W)、内能(U)等。热力学第一定律给出了它们之间的关系，如下公式(ΔU=Q-W)

量子力学是考虑到原子模型，在原子水平上对粒子进行研究。它包括子课题路径积分公式、散射理论、薛定谔方程、量子场论、量子统计力学。

相对性

一般说明

物理学是关于物质和物质如何相互作用的科学。物质是宇宙中的任何物理物质。一切都是由物质构成的。物理学被用来描述我们周围的物理宇宙，并预测它将如何表现。物理学是关于发现和描述支配物质、运动和力、空间和时间以及自然界其他特征的普遍规律的科学。

物理学的广度和目标

物理学的范围很广，从物质的最小组成部分和支撑它的力量，到星系，甚至更大的东西。在这整个范围内，似乎只有四种力在运作。然而，即使是这四种力（引力、电磁力、与放射性有关的弱力，以及将原子中的质子和中子固定在一起的强力）也被认为是单一力的不同部分。

物理学主要关注的目标是做出越来越简单、越来越普遍、越来越准确的规则，以定义物质和空间本身的特性和行为。物理学的主要目标之一是提出适用于宇宙万物的理论。换句话说，物理学可以被看作是研究那些在最基本的层面上尽可能定义物理宇宙行为的普遍规律。

物理学使用的是科学方法

物理学使用的是科学方法。也就是说，从实验和观察中收集数据。试图解释这些数据的理论被提出来。物理学不仅用这些理论来描述物理现象，而且还建立物理系统的模型，并预测这些物理系统将如何表现。然后，物理学家将这些预测与观测或实验证据进行比较，以表明理论是正确还是错误。

那些得到数据充分支持的、特别简单和概括的理论，有时被称为科学定律。当然，所有的理论，包括被称为定律的理论，在发现与数据有分歧时，都可以用更准确、更一般的定律来代替。

物理学是定量的

物理学比其他大多数科学更具有定量性。也就是说，物理学中的许多观察结果都可以用数值测量的形式来表示。物理学中的大部分理论都是用数学来表达其原理的。这些理论的大部分预测都是数值化的。这是因为物理学所涉及的领域用定量方法比其他领域更好地工作。随着科学的高度发展，科学也会随着时间的推移变得更加量化，而物理学是最古老的科学之一。

物理学领域

经典物理学通常包括力学、光学、电学、磁学、声学和热力学等领域。现代物理学是一个术语，通常用来涵盖依赖于量子理论的领域，包括量子力学、原子物理学、核物理学、粒子物理学和凝聚态物理学，以及更现代的广义和狭义相对论领域，但最后这两个领域通常被认为是经典物理学的领域，因为它们不依赖于量子理论。虽然这种差异可以在较早的著作中找到，但它没有什么新的兴趣，因为量子效应现在被理解为即使在以前被称为经典的领域中也很重要。

物理学的方法

研究物理学的方法有很多，物理学的活动也有很多不同的种类。物理学的活动主要有两类，一是收集数据，二是发展理论。

某些物理学子领域的数据是可以进行实验的。例如，凝聚态物理学和核物理学就得益于能够进行实验。实验物理学主要注重经验方法。有时做实验是为了探索自然，而在其他情况下，做实验是为了产生数据与理论的预测进行比较。

物理学中的其他一些领域，如天体物理学和地球物理学，大多是观测科学，因为它们的大部分数据必须被动地收集，而不是通过实验。然而，这些领域的观测计划使用了许多与物理学实验子领域相同的工具和技术。

理论物理学经常使用定量方法来发展试图解释数据的理论。通过这种方式，理论物理学家经常使用数学的工具。理论物理学经常可以涉及创建物理理论的定量预测，并将这些预测与数据进行定量比较。理论物理学有时会在数据可用来检验和支持这些模型之前，就建立物理系统的模型。

物理学中的这两项主要活动，即数据收集、理论生产和测试，使用了许多不同的技能。这导致了物理学的许多专业化，以及从其他领域引进、开发和使用工具。例如，理论物理学家在工作中使用数学和数值分析、统计学和概率以及计算机软件。实验物理学家利用工程技术和计算机技术以及许多其他领域的技术，开发收集数据的仪器和技术。这些其他领域的工具往往不太适合物理学的需要，需要改变，或者必须做出更先进的版本。

如果实验物理学家做了一个现有理论无法解释的实验，或者理论物理学家产生了理论，再由实验物理学家进行检验，就会经常发现新的物理学。

实验物理学、工程学和技术学是相通的。实验往往需要粒子加速器、激光等专用工具，晶体管、磁共振成像等重要的工业应用都来自于应用研究。

著名的理论物理学家

著名的理论物理学家包括

• 天文
• 能源
• 物质
• 时间