古希腊物理学

概述

物理学这门学科，专门探究物质和能量的基本属性，属于自然科学范畴。物质与能量是所有科学领域都离不开的核心要素，因此物理学在自然科学中占据着根基性的地位。作为一门实验性科学，物理学家通过观察和分析自然界中各种涉及物质与能量的现象，从中归纳出规律性。这类模式称作“物理理论”，那些能够经受住实验验证的普遍物理理论被称作物理定律，它们直到被证实存在谬误才会被否定（具备可否证性）。物理学正是由这些定律精密地构建起来的。物理学是自然科学里最根本的学科之一。化学、生物学、考古学等众多科学分支的理论，都是建立在这些物理定律的基础之上的。

从左上角开始，按顺时针方向依次是，反射光线，一条激光束，一个热气球，一个陀螺仪，发生了非弹性撞击，氢原子的电子轨道，核爆的景象，一道闪电，一个星系

物理学属于历史最为悠久的学科门类之一。物理学、化学、生物学等学科，起初都包含在自然哲学之中，直到十七世纪到十九世纪这段时间，它们才逐步从自然哲学中分离出来，各自发展成为独立的学科领域。物理学同许多其他交叉学科领域之间存在着广泛的联系，比如量子化学、生物物理学等。物理学的研究范围并非一成不变，学科内的重大进展往往能够阐明不同领域探索的核心原理，并且时常会催生出全新的交叉学科方向。

物理学借助创立全新学说和开拓先进技术，给人类文明带来了非常突出的影响。比如，电磁学取得长足进步后，电灯、电动机、各种家用设备等新事物不断出现，人们日常生活的质量也大大改善。又因为核物理学科不断深入发展，核能发电已经从设想变为现实，不过由此引发的安全隐患也让大家认识到地球环境、生态系统以及人类的脆弱和微小。

历史及发展古希腊物理学

自古以来，人类就致力于探究自然界的奥秘：为何物体总是朝地面坠落，为何各种物质会展现出迥异的特性等等。通过观察和分析自然界的种种现象，早期先民们从中发现了某些规律，并据此构建了多种学说，意图阐释自然界的奥秘，不过他们所构建的多数学说都是错误的。

一八二四年，伦敦某刊物刊登了一幅图画，上面有阿基米德所言：“只需一个支点，便能撬动整个世界。”

根据当代标准衡量，以往的物理学学说更接近思辨学说：当下的学说必须通过严谨的实证验证，而昔日的学说并未获得充分验证。例如托勒密和亚里士多德构建的部分学说开元棋官方正版下载，存在与普遍可见现象相违背之处

即便如此，依然有众多古代学者提出了相当精准的观点。古希腊思想家中，泰勒斯（公元前624年至前546年）曾横跨地中海，前往美索不达米亚和埃及钻研天文与几何，并且将这些知识传播出去，使其得以传承发展。他预见了公元前585年发生的日食现象，还能推算船只离岸的远近，又通过金字塔的影子测量了它的顶端高度。泰勒斯不认为自然现象可以用神秘力量来解释,他坚持认为,所有事情的发生都有固定且通用的因果关系。公元前5世纪,古希腊的留基伯和德谟克利特最早提出了原子学说,主张所有物质都是由不会消失、无法再分的微小粒子组成。阿基米德这位古希腊的思想家,在力的作用方面得出了许多准确的定量结果,例如对杠杆运作方式的说明。

中世纪伊斯兰世界的物理学

从公元850年到950年，许多希腊学问被译成阿拉伯语。穆斯林学者承袭了亚里士多德的物理学。在伊斯兰文明的鼎盛时期，他们把这些知识发扬光大，尤其注重观察行为，进而形成了一种初步的科学探究方式。

海什木是光学的拓荒者

伊本·沙尔、肯迪、海什木、伊本·西那等学者在光学和视觉学方面提出了崭新的学说。海什木在其知名作品《光学书》中，明确反对了古希腊的视觉学说——发射说，并且阐述了新的理论。借助盖伦对眼球内部构造的阐释，他阐述了光线进入眼球的路径，以及光线如何被汇聚并投射到眼球的后方；他称眼球如同“暗室”，光线穿过一个小孔后，在暗室中形成倒置的影像；这显然是指针孔相机或暗箱；他还说明了如何利用暗室来观察日食现象。

海什木的功绩在阿拉伯社会并未获得应有的认可，他的作品在十二世纪被译成拉丁语，书名称作《透视》。该书在十七世纪期间，成为欧洲光学领域的权威文献，对约翰内斯·开普勒、威特罗、罗杰·培根等众多科学家的探索产生了深刻作用。

经典物理学

经典物理学是那种不牵涉量子力学或相对论的物理学分支，比如牛顿力学、热力学以及麦克斯韦电磁学等等。

艾萨克·牛顿（1643年－1727年）

经典物理学的发展顶峰从十六世纪第一次科学变革起，到十九世纪末结束。尼古拉·哥白尼开启了科学变革的序幕，他在1543年提出了关于太阳系中心说的学说，这一学说颠覆了托勒密的地心理论。1609年至1619年，约翰内斯·开普勒提出了支配星球运行的基本法则，他借助数学公式精确推算了根据天象记录得出的行星围绕太阳旋转的轨迹信息，由此为日心体系提供了坚实的理论依据。伽利略·伽利莱通过实验探究物质运动规律，归纳出物体下落的基本原理，并且彰显了实验手段在学术探索中的关键作用。他依靠实验或观测得到的证据，而不是单纯依靠推理，来证明任何假说的准确性。他主张运用数学来刻画物理现象，自然界的语言是数学，如果不通晓数学，就无法理解自然。1687年，艾萨克·牛顿阐明了牛顿运动定律和万有引力定律，为经典物理学构建了坚实地基，他与戈特弗里德·莱布尼茨共同发明了微积分，提供了一种新的高效数学工具用以分析物理现象。他标志着第一次科学革命的圆满结束。物理学呈现出两大显著特点：依赖实验数据来验证物理规律，运用数学形式来描述物理规律。物理学逐渐发展进步，成为一门独立学科。

现代物理学

那个年代，物理学家们察觉到经典物理学存在重大缺陷开yunapp体育官网入口下载手机版，迈克耳孙-莫雷实验的没有结果与经典物理学预测相悖，黑体辐射的分布不符合热力学预期，经典电磁学也无法说明光电现象和原子光谱，放射性材料的表现似乎违背了经典物理的决定论观点。这些缺陷给学术界造成了空前挑战，根本性地颠覆了既有理论框架的基础，促使二十世纪物理学中两大理论体系相对论和量子力学的诞生，由此开启了物理学的新时代。相对论和量子力学为这些复杂问题提供了令人信服的解释。此外，物理研究者借助相对论和量子理论，研究原子、分子等细小体系，以及各类宏观凝聚态物质，借此更透彻地理解自然运行规律，同时推动物质文化快速进步。

1927年举办的第五次索尔维会议，汇集了当时全球顶尖的物理学家，大家共同探讨量子理论的关键问题，彼此思维碰撞，交流学术见解。

物理学领域涵盖诸多方面，科研人员经常借助一些基础性原理进行探讨。这些原理都经过各类实验反复验证，且对自然界的预判效果相当可靠。比如，经典力学学说可以精确说明物质的活动状态，不过它存在两个使用条件，一个是物体的大小远大于原子尺度，另一个是物体行进速率远远小于光速。如今，这些关键学说依然备受关注。比如，上世纪后半叶，在牛顿（1642年–1727年）阐明经典力学过去三百年之后，研究者们既发现了又构建了混沌学说，该理论阐明力学体系中的决定论可预测性其实是一种误解。

这些基础理论主要涵盖经典力学、量子力学、热力学、统计力学、电磁学、狭义相对论等方面，为深入研究特定课题提供了必要支撑。

应用与影响

物理学属于根本学科，并非应用学科。物理学也被视为根本学科中的核心学科，其他自然科学领域，诸如化学、天文学、地球物理学、生物学等，其理论体系均需遵循物理法则。比如，化学探究物质特性、构造、化学反应（化学聚焦原子尺度，此乃化学与物理的区分点）。物质构造的形成源于粒子间的相互影响。能量恒定、动量恒定、电荷恒定等，这些自然法则控制着物质特征和化学变化，过去化学家只能借助各类含糊的设想构建的学说，都在量子力学的进步中获得了阐明。

人脑纵切面的核磁共振成像

物理学的实际应用领域涉及以实用为目标开展的科学研究工作,相关学科的课程设置常包含地质学、电机工程学等应用性较强的学科内容,与工程学相比,应用物理学并非专注于特定元件或机械的设计制造,而是通过物理理论框架或研究活动,致力于新兴科技的开发创新,或是针对具体问题进行深入分析与解答。

工程领域融合了众多物理学原理。比如，掌握建造桥梁及各类建筑物的方法开元ky888棋牌官网版，需以静力学知识为基础。打造顶尖水准的音乐厅，必须先通晓声学原理。研发更卓越的光学器件，则要深入研习光学。借助对各种物理特性的综合考量，所设计的飞行模拟装置、电子娱乐产品、影视作品等，其呈现效果将更为逼真生动。

化学探究的是各种物质的特性、构成、构造以及其转变的法则。化学关注的是物质彼此间的联系，或是物质与能量之间的相互作用。常规的化学研究多集中于两种物质相遇后的转变，即发生化学反应，或者是一种物质转化为另一种物质的现象。

计算机模拟显示出航天飞机重回大气层时的受热状况

某些时候变化过程会借助电磁波，电磁波用来触发化学现象。但并非所有化学现象都源于物质间的相互作用。光谱学探讨物质与光线如何关联，这种关联与化学反应无关。确切而言，化学领域的研究对象涵盖分子、电子、离子、原子以及原子簇等构成的核-电子系统。量子物理不断进步，化学领域借鉴了其核心思想，从而形成了更加健全的学术体系，并且不断深化。

物理学探究事物本源的一些方法，同样适用于其他学科领域。物理学对许多重要学术领域产生了影响，比如，经济物理学运用物理学中的理论与方法来分析经济学问题，这些问题往往包含不确定性或混沌现象。