人们常说,学好数理化,走遍天下都不怕 。物理学作为一门基础科学,它研究的是物质运动的基本规律 。不同的运动形式具有不同的运动规律,因而要用不同的研究方法处理 。
因此,物理学又分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等各个部分 。
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由于物理学研究的规律具有很大的基本性与普遍性,所以它的基本概念和基本定律是自然科学的很多领域和工程技术的基础 。物理学知识构成了物质世界的完整图象,是科学的世界观和方法论赖以建立的基础 。
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物理学的意义主要可以概括为以下几点:
01 物理学是自然科学的带头学科
物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科,一直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用 。它与数学、天文学、化学和生物学之间有密切的联系,它们之间相互作用,促进了物理学及其它学科的发展 。
为了尽可能准确地从数量关系上去掌握物理规律,数学成为物理学不可缺少的工具 。历史上有许多著名科学家,如牛顿、欧拉、高斯等,对于这两门科学都做出了重要贡献 。
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物理学与天文学的关系可以追溯到早期开普勒与牛顿对行星运动的研究 。几乎所有的广义相对论的证据都来自天文观测 。正电子和μ子都是首先在宇宙线研究中观测到的 。热核反应理论是首先为解释太阳能源问题而提出的,中子星理论则因脉冲星的发现得到证实,而现代宇宙论的标准模型——大爆炸理论,是完全建立在粒子物理理论基础上的 。
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化学中的原子论、分子论的发展为物理学中气体动理论的建立奠定了基础,从而能够对物质的热学、力学、电学性质做出满意的解释;而物理学中量子理论的发展,原子的电子壳层结构的建立又从本质上说明了各种元素性质周期性变化的规律 。
物理学在生物学发展中的贡献一是为生命科学提供现代化的实验手段,如电子显微镜、X射线衍射、核磁共振、扫描隧道显微镜等;二是为生命科学提供理论概念和方法 。
02 物理学是现代技术革命的先导
物理学已成为现代高技术发展的先导与基础学科 。物理学的基础研究在核能技术、超导技术、信息技术、激光技术、电子技术中所起的突出作用 。
20世纪物理学的一项重大贡献就在于核能的利用 。爱因斯坦质能关系式的提出,确立了核能利用的理论基础 。中子的发现 。使科学家提出利用“链式反应”来获得原子能的概念 。
根据重核裂变能量释放的原理,建立了原子反应堆 。根据轻核在聚变时能量释放的原理,设计了受控聚变反应堆 。
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在能源和动力方面,超导体的广泛应用可能导致一场革命 。1911年荷兰物理学家昂尼斯开辟了超导物理领域 。高温超导体具有广阔的应用前景 。
信息技术在现代工业中的地位日趋重要,计算技术、通信技术和控制技术已经从根本上改变了当代社会的面貌 。
光通信以激光为光源,以光导纤维为传输介质,比电通信容量大10亿倍 。光通信开辟了高效、廉价、轻便的通信新途径 。
新一代的光计算机的研究与开发已成为国际高科技竞争的又一热点 。21世纪,人类将从工业时代进入信息时代 。
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