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物理科普 | 一张图带你读懂物理学分支及之间的关系

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物理学是对物质和能量的科学研究,以及发现并实验物质和能量连续体的行为规律

包括经典和现代物理、电磁学、热动力学、力学、波动学、核反应、相对论和量子理论、计量方法和实验方法

作为当今最精密的一门自然科学学科,同时也是众多技术学科的支柱与化学、生物、计算机、材料等学科广泛交叉

下图中包括了物理学的各个分支内容,从黑洞、引力波、量子物理到暗物质,还没算上理论物理和与物理有关的哲学。如果没有长期的物理学研究,即使是专注于某个物理学分支的学习,也根本无法将所有的物理学分支之间的相互关系联系起来

上图是一张物理学家族表

而这位名叫Dominic Walliman的牛人绘制出了上面的这幅物理学家族图表,而且还将物理学的发展历程展示了出来,从牛顿的经典物理学到现代的量子物理学。如果不能对物理有深刻的理解,无法绘制出它们之间的相互关系

如果觉得这张图看上去太复杂,他还录制了一段8分钟的视频来解释它们之间的关系。在视频中你能看到牛顿的经典物理学中,物体的运动法则和宇宙重力之间的联系;地球的公转与地球上的物体所受到的离心力的联系,他还请指出物理中的数学非常重要,数学是物理学的语言

接着还有电磁学、流体力学和经典机械原理的分支,甚至还将混乱理论与熵、热力学之间的联系也画了出来。他指出,经典物理学告诉人类,我们生活在一个循环的世界,如果对事物的测量够精确,就能预知未来

而在相对论和量子物理学领域,人类还知之甚少。相对论主要建立在爱因斯坦的相对论理论的基础上,作者对相对论的解释更加通俗易懂。与其他物理学分类不同,作者将狭义相对论和广义相对论做了明显的区分

量子物理学是最后的部分,主要集中在原子理论和凝聚态物理学。他将量子场理论和广义相对论做了区分,因为在场理论中忽略了重力因素。但是什么叫作无知的深渊?作者的解释是其中包括了目前物理学家尚无法理解的内容,例如暗物质,这代表了物理学的未来发展

目前比较热门物理研究方向

凝聚态物理学

从微观角度出发,研究由大量粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态的结构、动力学过程及其宏观物质性质之间的联系的一门学科

原子、分子与光物理

研究原子、分子的特征光物理研究光波辐射、辐射的性质、以及如何通过不同的物质操控光波辐射

上图这就是核辐射利用可视化技术展现铀的核辐射

粒子物理

粒子物理又称为高能物理。研究比原子核(夸克、胶子、强子等)更深层次的微观世界中物质的结构、性质,和在很高能量下这些物质互相转化及其产生原因和规律的物理学

天文物理

天文学研究的内容大致包括以下几个方面:宇宙学(宇宙学原理,宇宙学演化史)星系物理学,恒星物理学,地外行星、天体的视运动(日食、月食的行成、地球的自转)、行星科学(太阳系中的8大行星的行程及其物理性质)

上图实际行星运动轨迹

天体物理

(很多人包括老王自己也不知道和天文物理有什么区别)天体物理学士物理学和天文学的一个分支。它研究天空物体的性质及它们的相互作用。天空物体包括星、星系、行星、外部行星,宇宙整体

应用物理

主要研究物理学在光通信与光信息科学、物理电子学与光电子领域内的应用,以纳米材料和器件、光电子器件,微电子,物理电子学及电子技术为主

流体物理

流体物理是液体和气体的总称。流体是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的,它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性

人体物理

它基于人体生理解剖学、理论物理学的知识,研究人体运动器官的结构、功能与运动规律,从而指导人体防护与保健。是与生物相关的比较热门研究方向


PS:剑桥本科阶段没有物理专业,它归在自然科学里面。

关于物理专业详情可以再公众号留言

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或添加下面帝都老师微信

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