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“物理学”简介含义起源历史与发展

经典力学

经典力学研究宏观物体低速机械运动的现象和规律，宏观是相关于原子等微观粒子而言

的。人们在日常生活中直截了当接触到的物体常常包含巨量的原子，因此是宏观物体。低速

是相关于光速而言的。最快的喷气客机的速度一样也不到光速的一百万分之一，在物理学中

仍确实是低速。物体的空间位置随时刻变化称为机械运动。人们日常生活直截了当接触到的

并第一加以研究的差不多上宏观低速的机械运动。

自远古以来，由于农业生产需要确定季节，人们就进行天文观看。16世纪后期，人们

对行星绕太阳的运动进行了详细、周密的观看。17世纪J.开普勒从这些观看结果中总结出

了行星绕日运动的三条体会规律。差不多在同一时期，伽利略进行了落体和抛物体的实验研

究，从而提出关于机械运动的初步的现象性理论，并把用实验验证理论结果的方法引入了物

理学。I.牛顿深入研究了这些体会规律和初步的现象性理论，发觉了宏观低速机械运动的差

不多规律：包括三条牛顿运动定律和万有引力定律，为经典力学奠定了基础。依照对天王星

运行轨道的详细天文观看，并依照牛顿的理论，预言了海王星的存在；以后果然在天文观看

中发觉了海王星。因此牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍同意了。

经典力学中的差不多物理量是质点的空间坐标和动量。一个力学系统在某一时刻的状态

由它的每一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。关于一个不受外界阻碍，也不阻碍外

界，不包含其他运动形式〔如热运动、电磁运动等〕的力学系统来说，它的总机械能确实是

每一个质点的空间坐标和动量的函数，其状态随时刻的变化由总能量决定。在经典力学中，

力学系统的总能量和总动量有专门重要的意义。物理学的进展说明，任何一个孤立的物理系

统，不管如何样变化，其总能量和总动量数值是不变的，它们是守恒量。这种守恒性质的适

用范畴差不多远远超出了经典力学的范畴，还没有发觉它们的局限性。

在经典力学中显现了三个最普遍的差不多物理概念：质量、空间和时刻。质量能够作为

物质的量的一种度量，空间和时刻是物质存在的普遍形式。现有一切物理量的量纲原那么上

都能够由质量、空间、时刻的量纲结合起来表达。具有不同量纲的物理量之间存在着质的差

异。量纲在一定程度上反映物理量的质。量纲相同的物理量的质能够相同，但未必一定相同。

在经典力学中，时刻和空间之间没有联系。空间向上下四方延伸，同时刻无关；时刻从

过去流向以后，同空间无关。因此，就存在绝对静止的参照系，牛顿运动定律和万有引力定

律原先是在这种参照系中表述的。相关于绝对静止的参照系作匀速运动的参照系称为惯性参

照系。任何一个质点的坐标，在不同的惯性参照系中取不同的数值，这种不同数值之间的变

换关系称为伽利略变换。在这种变换中，尺的长度不变，时钟运行的速度不变，经典力学差

不多规律的数学形式也不变。利用力学实验方法，无法确定哪些惯性参照系是绝对静止的参

照系，因而绝对静止的参照系就成了一个假设。

早在19世纪，经典力学就差不多成为物理学中一个成熟的分支学科，它包含了丰富的

内容。例如：质点力学、刚体力学、分析力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等。经典力

学的哈密顿正那么方程已成为物理学中的重要方程，并应用到统计物理学、量子力学等近代

物理学的理论中。经典力学的应用范畴，涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿

山建设直到安全防护等各个领域。因此，工程技术问题常常是综合性的问题，还需要许多学

科进行综合研究，才能完全解决。

机械运动中，专门普遍的一种运动形式是振动和波动。声学确实是系统研究这种运动的

产生、传播、转化和吸取的分支学科。声波是传递信息的重要媒介，而且常常是其中不可缺

少的环节。人的声带、口腔和耳确实是声波的产生器和接收器。人们通过声波传递信息。有

许多物体，不易为光波和电磁波透过，却能为声波透过。利用声波研究这种物体的内部性质，

例如利用声波在媒质中的传播特性研究地层结构和海洋深处及海底的现象和性质，就有优越

性。频率专门低的声波能在大气和海洋中传播到遥远的地点，因此能迅速传递地球上任何地

点发生的地震、火山爆发或核爆炸的信息；频率专门高的声波和声表面波差不多用于固体的

研究、微波技术、医疗诊断等领域；专门强的声波差不多用于工业加工。

热学、热力学和经典统计力学

热学研究热的产生和传导，研究物质处于热状态下的性质和这些性质如何随着热状态的

变化而变化。人们专门早就有冷热的概念。利用火是人类文明进展史中的一个重要的里程碑。

关于热现象的研究逐步澄清了关于热的模糊概念