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物理學是一門自然科學,注重于研究物質能量空間時間,尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。物理學是關於大自然規律的知識;更廣義地說,物理學探索分析大自然所發生的現象,以了解其規則。

物理學是最古老的學術之一。在過去兩千年裏,物理學與化學天文學都曾歸屬於自然哲學。直到十七世紀科學革命之後,物理學才成為一門獨立的自然科學。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如生物物理學量子化學等等。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。

物理學是自然科學中最基礎的學科之一。經過嚴謹思考論證,物理學者會提出表述大自然現象與規律的假说。倘若這假说能夠通過大量嚴格的實驗檢驗,則可以被歸類為物理定律。但正如很多其他自然科學理論一樣,這些定律不能被證明,其正確性只能靠著反覆的實驗來檢驗。

典範條目、優良條目

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衍射,是指遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在古典物理学中,波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后會发生不同程度的弯散传播。假設將一个障碍物置放在光源和观察屏之间,則會有光亮区域與陰暗区域出現於观察屏,而且這些区域的边界並不銳利,是一种明暗相间的复杂图样。這现象称为衍射,當波在其传播路径上遇到障碍物时,都有可能發生这种现象。除此之外,当光波穿过折射率不均匀的介质时,或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时,也会发生类似的效应。在一定条件下,不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象,其他类型的电磁波(例如X射线无线电波等)也能够发生衍射。由於原子尺度的實際物體具有類似波的性質,它們也會表现出衍射现象,可以通过量子力学进行研究其性质。在適當情况下,任何波都具有衍射的固有性质。然而,不同情况中波发生衍射的程度有所不同。如果障碍物具有多个密集分布的孔隙,就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因為波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置,发生波叠加而形成的現象。衍射的形式論还可以用來描述有限波(量度為有限尺寸的波)在自由空间的传播情况。例如,激光束的發散性質、雷达天线的波束形状以及超声波传感器的视野范围都可以利用衍射方程来加以分析。

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应用球坐标系下的薛定谔方程求解氢原子波函数电子云),每个小图中的数字分别是电子的轨道量子数(能级)、角量子数(轨道角动量)和磁量子数(垂直方向的磁矩

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無限深方形阱裏,兩個全同費米子的反對稱波函數。

量子力學裏,全同粒子是一群不可區分的粒子。全同粒子包括基本粒子,像電子光子,也包括合成的粒子,像原子分子

全同粒子可以分為兩種個類型:

你知道吗

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未解決的物理學問題

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暗能量密度、物質密度與宇宙標度因子的對數-對數關係線圖,兩條關係線恰好相交於現在。

宇宙巧合問題cosmic coincidence problem):為什麼恰巧就在今期,宇宙的暗能量密度與物質密度幾乎等值?這問題稱為「宇宙巧合問題」。如圖所示,物質密度 與宇宙標度因子 的三次方成反比:

而暗能量密度 與宇宙標度因子的關係式為

 ;

其中, 是依暗能量的本質而定的常數,必需小於3。

假設暗能量是宇宙學常數或真空零點能,則 ,暗能量密度 為常數,那麼,這種萬年不遇的巧合實在令人費解。難道暗能量密度是某種純量場,或許暗能量與物質會發生某種耦合,從而造成暗能量密度與物質密度幾乎等值?
从哪里开始

編輯 基础物理学力学 | 热学 | 电磁学 | 光学

核心理论: 经典力学 | 运动学 | 静力学 | 动力学 | 拉格朗日力学 | 哈密顿力学 | 连续介质力学 | 流体力学 | 固体力学 | 电动力学 | 狭义相对论 | 广义相对论 | 量子力学 | 量子场论 | 量子电动力学 | 量子色动力学 | 量子光学 | 弦理论 | 热力学 | 统计力学

主要领域: 天体物理学 | 凝聚态物理学 | 原子物理学 | 分子物理学 | 光学 | 几何光学 | 物理光学 | 原子核物理学 | 粒子物理学 | 等离子体物理学 | 介观物理学 | 低温物理学 | 固体物理学 | 晶体学

交叉学科: 天体物理学 | 大气物理学 | 地球物理学 | 生物物理学 | 物理化学 | 材料科学 | 电子科学 | 计算物理 | 数学物理 | 非线性物理学

背景知识: 参看传记, 科学史, 和学院介绍.

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物理学史上的12月


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