現代物理學的基本內容是什麼?

匡天


量子力學和相對論是現代物理學的兩大支柱,除此之外,還有粒子物理、凝聚態物理、天體物理、理論物理、統計物理等分支,這些都是建立在兩大支柱之上的分支學科。現代物理學的主要目標就是建立一個超統一理論,在這一框架下描述四種相互作用。

小至粒子,大至宇宙,現代物理學的研究範圍非常廣。物理學是自然科學中最重要的基礎學科,重要性自然不言而喻。量子力學與廣義相對論因為對引力的不同描述,兩者並不融洽。量子力學與狹義相對論及經典場論相結合,形成了量子場論,被廣泛應用於凝聚態物理學及粒子物理學中。

理論物理

現代物理學的主要追求就是建立一個萬物理論,將所有的物理規律都納入這個框架下。目前已經在規範場論的框架下統一了四種基本力中的電磁力、強核力和弱核力,有待解決的問題就是引力量子化。

萬物理論也叫做大統一理論,在所有理論中,目前最有希望的就超弦理論。由超弦理論又演化出了膜理論,簡稱為M理論。


粒子物理

粒子物理學也稱為高能物理學,主要研究物質的深層次結構。粒子物理學是建立在量子力學的基礎上的,最開始是研究原子及原子核,後拓展至亞原子粒子,以及更深層次的基本粒子。並建立了量子電動力學、量子色動力學等理論。

人類為了研究各種高能粒子,發明了強大的粒子加速器,可以將粒子加速到99.99……%倍的光速,通過粒子碰撞來研究物質深層次結構的秘密,如各種夸克、輕子等。


凝聚態物理

凝聚態物理學是現代物理學中最龐大的一個分支,起源於固體物理學。凝聚態物理主要從微觀角度出發,研究由大量粒子組成的凝聚態(固態、液態、氣態、等離子態……)的結構及其與宏觀物理性質之間的聯繫。

凝聚態物理的研究範圍非常廣,包括超導體、半導體、晶體、金屬等,都在他的研究範圍之內。它對現代科學技術的進步,特別是材料科學,有非常大的促進作用。


天體物理

天體物理學主要研究宇宙中各類天體的物質結構以及天體的形成和演化,它與宇宙學及天文學屬於交叉學科。相關理論有:宇宙大爆炸理論、恆星的起源及演化理論、星系的形成及演化理論等。

統計物理

統計物理學用概率統計的方法,對由大量粒子組成的宏觀物體的物理性質及宏觀規律作出微觀解釋。量子統計認為微觀粒子的運動遵循量子力學規律而不是經典力學規律,微觀運動狀態具有不連續性。

現代又發展出非平衡態統計,先後建立了耗散結構論、協同論和突變論,接著又發展出了混沌分形理論。


現代物理學完全就是一個整體,各個分支相互交叉,相互促進,理論先於實驗。能力有限,以上屬於非專業性回答,內容難免有錯誤,僅供參考。


科學探索菌


量子力學、牛頓定律、相對論完美覆蓋了從原子結構到宇宙結構的整幅篇章,但並不是說在這個區間內就沒其它理論了,比如庫倫定律、麥克斯韋方程組、大爆炸理論等等都是非常有用的。

這隻說到原子結構,亞原子層次的理論目前還不是很完備,目前楊米爾斯定律、量子電動力學、費曼規則等等研究理論非常多,但缺乏統一性。


東sir探世界


現代物理學的基本內容是:低速適用經典力學和高速適用量子力學。通俗主要講宏觀和微觀。


擦肩而過的世界


相對論與量子力學的物理概念,已是一個微觀領域的話題,處在宏觀世界裡的芸芸眾生覺得難以想象,至於更高級別的物理概念,距離現實很遙遠,玄乎,接近神的感覺,該不會科學的盡頭真是神學吧?普通人不好妄議。


蟻議


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大信仰王徐濤


“相對論”與“量子力學”是近代物理學的兩大支柱.這兩大理論的提出圓滿解釋了20世紀的兩多烏雲:“麥克爾遜莫雷實驗”與“黑體輻射”。


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