物理学研究

诺贝尔物理学奖得主均属于天体研究领域的科学家，他们是罗杰·彭罗斯、莱因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹，他们三人都是各所著名的大学院校的教授。这些科学家启发着现在的青少年们不断向成为科学家之路前进前进，鼓励中小学生们自我进行对这个世界的探究。这些科学家的觉悟已经非常高了，他们醉心于科学，耐得住寂寞，从来不问世事，从来不曾分心，最终取得了令人瞩目的成就。他们的经历告诉人们，一定要一心一意做一件事情，不要为了俗世的烦扰而改变了自己坚定追求科学的志向，从而坚定地达到自己的目标的彼岸。一、通过心理启示得出奇点理论并发现黑洞的物理学家罗杰·彭罗斯1、虎父无犬子，罗杰·彭罗斯家族出现了不少的科学家罗杰·彭罗斯的家族非常喜欢咂舌，他的习惯让他下定决心成为了物理学家。他的爸爸是著名的人类遗传学家莱昂内尔·彭罗斯，他的爸爸恰好通过家族的特征在童年的时候就开展了有关咂舌的研究，从此开始了他的遗传科学研究生涯。罗杰·彭罗斯和霍金在一起，他们之间有过密切的相处2、这一次的科学发现是在高水平人士之间的交谈中发生的1964年9月的一天，罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）拜访了一位老朋友。英国宇宙学家艾佛·罗宾逊（Ivor Robinson）从得克萨斯州达拉斯回到英国，他在那里生活和工作。每当他们两人见面时，他们就永远不会缺乏交谈，而这次的交谈的内容是不停地，广泛的关于宇宙的内容的探讨。当他们俩走到伦敦伯克贝克学院的彭罗斯（Penrose）办公室附近时，他们短暂地停在路边，等待交通中断。他们闲逛时的短暂停顿与谈话停滞不前，过马路时，他们陷入沉默。在那一刻，彭罗斯的想法开始漂移。它在外层空间的真空中旅行了25亿光年，到达了旋转的类星体的沸腾质量。他想象着引力坍塌是如何接管的，从而将整个星系拉得更深，更靠近中心。这一类星体就像一个旋转的花样滑冰运动员将手臂拉近自己的身体一样，其收缩时会越来越快地旋转。在这一次谈话后，彭罗斯不断通过心理启示来启发自己，同霍金交流之后经过科学验证得出了奇点理论。这一理论后来促成了一众科学家黑洞的发现。多年以前，门捷列夫通过在睡梦中梦到以苯的结构为原型的一条蛇发现了化学周期表。如今，科学家的发现是在清醒的交谈中的。未来，高水平科学家之间的交流会更加频繁。这一件事情告诉我们，科学发现将不再是“关起门来打狗”就能得到答案的，科学发现如今更趋向于在高水平人士的交流之中诞生。宇宙能量和质量的分布是不均匀的，这导致宇宙不是平坦的。彭罗斯借此发现了奇点理论，认为，宇宙是从一点开始的。当然这引发了宇宙存在前为什么要等那么久，为什么宇宙恰好处在这一个状态，以及为什么宇宙未能够达到热平衡的一系列问题。这促成了暗物质和暗能量的发现，凭借对黑洞周围的天体和光束的观察，人类发现了黑洞，甚至将之用天文望远镜拍了出来。总结黑洞发现的过程，我们才得出了，黑洞吸积盘释放能量 黑洞附近巨大的潮汐力,会把靠得太近的天体撕碎,在进入黑洞视界前,被撕碎的物质会围绕黑洞吸积盘高速旋转,温度高达上万度的事实。除此之外，彭罗斯还对引力物理有过许多重要贡献，他（和霍金一道）证明了广义相对论的奇点的不可避免性，提出了黑洞的捕获面，以及克尔黑洞的能层概念。他发明了研究时空的拓扑结构的主要工具即彭罗斯图。他对类空、类时和零无穷的阐释使引力辐射的图像更具形象。他把旋量引进引力物理，使辐射问题的研究更新，这就是纽曼――彭罗斯形式，在此框架中他证明了剥皮定理，即向无穷远辐射的引力可按照其衰减方式被分成四个层次。他的著作皇帝的新脑非常值得一看。《皇帝的新脑》作者是罗杰.彭罗斯，这本书力图解答人类最大的谜题：人脑是如何思想？内容涉及到电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学以及哲学。这本书的内容是非常复杂和深奥的内容，可也聚集了作者毕生的严谨的科学思想， 那些热爱天体科学的读者都应该体会一下这本书中所包含的内容。从彭罗斯的人生经历我们可以得到的启示是，那些家长们为孩子选择更好的学校的心情是可以理解的。可是，名校只是一种好的环境，孩子本身的学习觉悟和能力才是最重要的。二、沉迷物理学研究的莱因哈德·根策尔1、一心沉迷于科学研究，没有空进行社交莱因哈德·根策尔沉迷于科学研究，从来都不喜欢无意义的社交，他从来都不在无意义地出现在别人的面前。莱因哈德·根策尔研究红外和亚毫米天文学。他和他的小组活跃于开发地面和天基天文学仪器。他们用它们跟踪银河系中心人马座A *周围恒星的运动，并表明它们正在绕着一个非常大的物体旋转，该物体现在被称为黑洞。Genzel在研究星系的形成和演化方面也很活跃。在2018年7月，莱因哈德·根策尔等人。报告指出，Sgr A *绕星S2的轨道记录为7,650 km / s，是光速的2.55％，导致2018年5月从Sgr A *绕向中心点进近时的Schwarzschild半径约为120 AU≈1400舒瓦兹希尔半径。这使他们能够以相对论速度测试广义相对论预测的红移，从而找到了对该理论的进一步证实。他们正是星体红移现象的发现者。2、获得诺贝尔奖对他而言只是人生之中轻轻的一笔莱因哈德·根策尔生平获奖无数，获奖对他而言，根本早已云淡风轻。诺贝尔物理学奖对他来说，正是人生之中的轻轻的一笔。三、在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体的安德烈娅·盖兹1、著名的女教授的成长经历她是获得诺贝尔物理学家的第四位女性成员。她是加州大学洛杉矶分校物理与天文学系的教授，她以研究银河系而闻名。]她从大学开始时主修数学专业，但后来又转为物理。她于1987年获得麻省理工学院的物理学学士学位，并获得博士学位。2、当她站在巨人的肩膀上用她的眼睛看到了宇宙的中心通过在红外波长对银河系中心成像，盖兹和她的同事们能够窥视阻挡可见光的重尘，并产生银河系中心的图像。由于W.M.的10 m孔径凯克望远镜（Keck Telescope）以及使用自适应光学器件来校正大气的湍流，银河系中心的这些图像都具有很高的空间分辨率，并使得跟踪黑洞周围的恒星轨道成为可能，这也被称为射手座A *或Sgr A *。地面的人们已经观测到许多在银河系中心绕黑洞运行的恒星的部分轨道。自1995年开始进行详细观测以来，其中一颗恒星S2已形成完整的椭圆轨道。要完全记录其中一些恒星的轨道，还需要数十年的时间。这些测量结果可以提供对广义相对论的检验。2012年10月，她的团队在加州大学洛杉矶分校（S0-102）确定了第二颗恒星，绕银河系中心运行。Ghez小组使用开普勒第三定律，利用轨道运动证明Sgr A *的质量为4.1±0.6百万太阳质量。由于银河中心（Sgr A *所在的位置）比M31（下一个最近的已知超大质量黑洞M31 *所在的位置）更近一百倍，现在是超大质量黑色的最佳例证之一孔。她的丈夫是地质研究学的专家，也是学术界非常有名的人物。她同样也是站在了巨人肩膀上的那群人。他们这一家庭世世代代研究科学，真的不知道他们会培养出怎样的神奇的人物呢！3、她的研究永不停息，仍然在持续前进中她并没有因为功成名就就停下来她前进的脚步。她目前的研究涉及使用高空间分辨率成像技术，例如凯克望远镜的自适应光学系统，研究恒星形成区域和银河系中心被称为人马座A *的超大质量黑洞。她以银河系中心附近的恒星运动学为探测该区域的探针。凯克望远镜的高分辨率。比莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）的小组对银河系中心运动学的第一项重大研究有了重大改进。有趣的是，她在物理学研究工程中曾受到过中国的富豪李嘉诚的资助，她和另外一位诺贝尔化学奖得主一样获得了总共超过3亿元的资助。近年来，李嘉诚的资助方向已经不是救济穷人了，而是投资科学，这说明李嘉诚虽然是一个狡猾的商人，但是他的内心还是有对科学的敬重的。这也多亏了李嘉诚肯砸钱，才培养出了这样的一名人才，她的成功经历同中国是无法割裂的。四、这些天文学构建的宇宙观是人类对外探索的理论基础1、关于宇宙探索和天体研究的理论基础宇宙探索和天体研究是一项充满了神秘的事业，这项事业汇集了全世界的精英，这些精英成为了推动人类太空探索科学前进的动力。广义相对论以及它的代表公式E=MC2仍然是现阶段人类关于太空的最深远的理论了。普朗克常量（普朗克常量一般指普朗克常数。普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。），玻尔兹曼常量（量子动能和热量的关系的一个常数），熵等都是非常常见的量子理论的内容。这一理论可以进而延伸到宇宙的法则，推出宇宙可循环的猜想，只可惜，猜想到底是猜想，这是否是现实，这还有待人类探索。2、关于人类探索宇宙的方式天文学的探索建立在广博的理论基础上，人类目前探索宇宙的方式总结起来只有两种，一种是通过射电望远镜看向宇宙，另一种是通过向宇宙深处发射飞行器。目前，人类的旅行者号正在飞向银河系的中心，虽然这对人类而言无疑是一件好消息，但是，旅行者号在达到银河系的中心之前，人类还要用上很长的时间。可是，等到了那一个时候，这一代人就会化为了一堆黄土。比起看透整个银河系的秘密而言，人类最好还是需要先登上火星。当殖民地的数量不断增加，人类也会变得更加聪明，人类之中出现特别的人物的可能性也会增加。五、人类关于宇宙探索的脚步不会停息1、人类宇宙探索简史现实中，人类关于太空的探索很早就开始了，人类最早的探索太空事件最早应该要追溯到中国明朝的万户乘坐火箭飞天成为太空探索第一人，随后是加加林乘坐东方1号宇宙飞船成为飞上太空第一人，再之后是美国阿姆斯特朗乘坐阿波罗11号宇宙飞船成为登月的第一人，当时，他还带上了他的同伴奥尔林德。到了新世纪，中国也开始了使用航天飞船探索太空的步伐，在本世纪开头，中国发射的神舟五号成功地飞上了太空。2、有关宇宙探索的电影推荐星际迷航、星球大战、星际探索、阿凡达、火星救援和普罗米修斯等都是人类有关宇宙想象的科幻类电影。3、有关宇宙探索的书籍的推荐果壳中的宇宙，宇宙简史，宇宙未解之谜，时间简史等书籍都是有关宇宙探索的有趣的书籍，其中，时间简史更是非常有名的畅销书籍。4、对宇宙探索的想象以及它所带来的启示未来， 要向更深更远的宇宙探索就要制造更加高端的飞行器，现在，科学家们正在日以继夜得研究和工作，努力提升飞行器的速度。5、关于对人类向往拓展的美好祝愿我衷心祝愿全人类都能够在向外星球殖民的道路上越走越远。地球上的空间已经太挤了，人们越来越需要更加宽阔的空间了。如果人类能够拓宽生存空间，那无疑会是一件好消息。对此我祝愿，天体研究领域的物理学家们哟！请带领地球上的人类飞向未知的宇宙

早在几百年前，人类就已经开始对物理进行了研究。早期亚里士多德提倡哲学式的思考，但这也造成了许多错误。到了伽利略时代，他就开始用实验来研究物理，后来伽利略也被称为近代物理的开端。到了现代，物理学已经基本上可以解释宇宙万物的现象了，特别是相对论和量子力学的发现，更是锦上添花。可以这么说，人类的物理学一直被颠覆，宇宙的秘密让科学家们陷入沉思！自从牛顿发现了万有引力定律之后，物理学家们第一次解开了引力的一些秘密。引力遵循距离平方的反比定律，也就是说随着距离的增加，引力的强度就会成平方的下降。例如，距离增加到原来的两倍，引力就降为原来的四分之一。但是，距离平方的反比定律不是精确的，在黑洞或太阳这样的大质量物体的附近，引力并不完全遵循距离平方的反比定律，它是有些差异的。如果根据牛顿引力定律的预测，水星的轨道应该是封闭的椭圆。然而，天文学家发现，水星的轨道是进动的，每次的近日点位置都有所不同。1915年爱因斯坦的广义相对论很好地对水星轨道的进动作了预测，这是人类物理学的又一次颠覆。我们还曾以为，光是沿着直线传播的，这一认识影响我们数十年的时间。但是广义相对论认为，质量造成了时空的弯曲，光在这弯曲的时空中也会随之弯曲。简而言之，引力能使光线弯曲。后来，爱丁顿在一次日食中验证了这个理论。爱因斯坦还预言了黑洞的存在，因为黑洞的引力是如此之大，以至于连光都掏不出来。恒星发出的光的红移也是引力作用的结果。当恒星发出光向外辐射之后，这束光要克服引力的作用，于是它的能量就要减小，光的频率就要变小，波长就向红端移动。提起引力波，相信大家都不会陌生。2016年，LIGO首次发现了两个黑洞合并产生的引力波。引力波是时空的涟漪，通过波的方式向外传播。其实我们也能产生引力波，但是因为它非常微弱，以至于我们都感觉不到。早在1916年，广义相对论就已经预言了引力波的存在，但是鉴于当时的科技水平，人们还无法探测到引力波。100年后，随着科技水平的进步，我们终于探测到引力波了，这也是物理学的一大颠覆。在对宏观大物体有了巨大的进展之时，物理学家在微观上也有很多颠覆性的认识。从卢瑟福的原子实验和原子模型之后，人们又陆陆续续地发现了很多微观上的秘密。我们知道了原子是由原子核和核外电子组成，而原子核由中子和质子组成，中子和质子又是由一系列的夸克组成。在2012年，科学家发现了上帝粒子“希格斯玻色子”的存在，完成了标准模型的最后一块拼图。双缝实验的诡异性造就了量子力学的开端。量子力学中最著名的要数薛定谔的猫，这只猫既是活着也是死的，它是两种状态的叠加。虽然这很令人费解，但是也是相当有趣。除了这些，还有卢森堡的测不准原理，你知道粒子的动量就不能知道它的准确位置，知道位置就不能知道动量。还有泡利的不相容定理等等。现在，很多人都在研究量子力学在微观上的应用。已经有公司宣布实现了量子霸权了，还有人在研究利用量子效应制作新型材料。这些研究都是对物理的颠覆性认识。

截至目前，全国各地高考志愿填报已陆续结束，同学们即将迎来崭新的大学生活，进入不同的专业学科学习。你或许正暗暗立下远大的志愿，或许正在畅想美好的大学生活，或许正努力拓展知识面，为将来的专业发展做准备。下面就和小编一起回顾一下今年北京大学校园开放日上的精彩瞬间，一起来看看北大教授们是如何理解专业精神与北大情怀吧！今天我们为大家分享的是北京大学物理学院院长高原宁教授的演讲内容：什么是物理？高原宁教授演讲者介绍：高原宁，男，1963年生，1979-1989年于北京大学物理系学习，获理学博士学位。现任北京大学物理学院院长、教授，主要研究方向为高能物理实验。各位同学，各位家长还有各位老师，我很高兴能来。当时他们叫我的时候，我一高兴就答应了，然后就很纠结到底要说什么。刚才龚校长说了，我是79年到的北大，我和我们的年轻同学们隔着40年。我们物理学院百年历史的辉煌在你们的招生简章里头说得很清楚了，我们物理学几百年的辉煌，都写在一摞一摞的教科书里，你们将来会一个一个学过。那么我今天要跟大家说的只是一个老物理学者的一点非常感性的认识，每当我看到这张跨越几十个量级的片子，我自己都感觉到非常震撼。我们这样的一个人，就像我，努力成长也没有长过两米。大到宇宙小到夸克，有几十个零。但是我们看到，我们人类在过去的几百年间，居然把我们的智慧，把我们的文化，把我们的心灵洒在了这些星星点点上。我喜欢这样的黑暗的部分，因为这意味着整个物质世界在我们面前，实际上是很黑的，我们知道的东西很少很少。我们的知识和文化就像这些零一样，那都是散在整个宇宙当中的星星，它很微弱，但很顽强，照亮了整个物质世界。用米表示的空间尺度我们如果静下心来，仔细聆听一下宇宙的声音，你会发现宇宙真的并不那么平静。你会看到，宇宙实际上发生着一些非常剧烈的事情。例如这是我们在几年以前，第一次知道宇宙当中这样的两个黑洞，经过了短暂的时间以后，它们融合到了一起。整个过程的发生实际上非常短暂。那是来自于十亿光年以外的一个世界。你会看到在这样一个世界里头，在这样一个短短的、不到一秒的时间内，有三个太阳质量那么多的能量散发到空间中。我们人类在那一时刻过了十亿年以后，居然听到了这样的声音。我们用的是什么？就是引力波干涉的天文台。人类首次观测到引力波图中有两个长臂，这两个长臂当中原子量级的差别，我们居然都能够感知到。用这样的感知，我们观测到了外太空的引力波。也许你不见得非常喜欢这种气吞宇宙的事情，也许想要让你的日子过得更小资一点，那就讨论一杯水吧，讨论一杯盐水。往水里头放一勺盐，你知道会发生什么事情吗？我们叫它水合物，做了很多年的研究，希望知道这样的一个水到底是什么样的。我们现在已经可以干这样的事情了：在下面的是氯化钠，上面那些是我们拿了一个针尖，可以不断的在这里头把氯离子提起来，把水分子塞进去，经过一系列操作我们造出了这样的一些东西，我们可以用各种各样不同的显微镜，比如扫描隧道显微镜、原子力显微镜等等，去看到他那些微小的东西，从而真正地理解这样的一个水合物内部粒子是怎么运动的。我们说到分子，你一定觉得很小。的确是很小了，操纵一个一个分子的时候的确是非常不容易，这样的工作基本上集中了人类最高的科技。但是对我自己的专业来说，对粒子物理专业来说，这个东西太大了。我要做的事情比还小九个量级。我们是在一个叫做基本粒子，也就是夸克和轻子的世界。那么这些东西是什么样子呢？全人类为了把视野推进到十的负十八次方米这样一个层面而进行了巨大的投入。在过去的三四十年里，人类投入了大量的资金，建成了这样一个大型强子对撞机，这是在瑞士和法国交界处一个二十七公里的环。人类终于借助这样的一个加速技术，把我们的视野推进到了十的负十八次方米这样一个程度。大型强子对撞机（LHC）利用这个设备，我们完成了一个理论，叫做粒子物理的标准模型。也就是说，所有的基本粒子的运动可以被杯子上那一串公式描述。我本来想穿这样一件T恤过来，但是回国之后，由于北大的食堂太好，我的体重增长了不少，今早一试发现穿不上了，就很遗憾。杯子上的公式我想举了这么一些例子之后，我们应该说一些严肃的事情了：什么是物理学？这是维基百科上的定义，很多很多的话，当然最重要的是红字部分：研究物质、能量的本质与性质的自然科学，那几乎包含了所有的事情。在我们刚才列出的空间尺度上，很大的部分都属于物理学研究的范围。定义的解释多少显得有些不自信，就是想说物理学哪里都有。物理学的定义我们知道，物理学非常重要，它是各个科学的基础。从物理开始在这个园子里成长开始，至今已经超过了百年。在这百年里我们也产生了很多很多杰出的校友。百年物理学院今天的物理学院是我们北大里面最大的几个学院之一，包含了方方面面的有关物理学和各种科学的方向。这是物理学院的课程设置，在招生简章里大家也可以看到。北大物理学院课程设置不管怎么说，我觉得对“什么是物理”这个问题的回答，还是太学究气了，不太符合今天的这样一个气氛，是吧？它太古板了。我自己心里的物理实际上是这样一张图。说到底就是在干嘛？物理就是一段不懈的、要把不可见的东西变到可见、把不可知的东西把它弄明白的过程。这就是我心目中的物理学。“我心目中的物理学”最后，这样结束多多少少我自己有点接受不了。那么我们说，在科学之上，还有家国情怀，有哲学，还有诗，对吧？那么最后我希望在场的同学跟我一起来回答一个问题。这个事情，在我在北大这四十年里真的有很大变化。对于我这代人来说，“这个世界会好吗？”是梁漱溟先生的父亲抛给他的一个世纪之问。但是对我们在座的很多人来说，这好像是一个流行歌曲的歌名是吧？但是不管它是什么，我还是想问问大家，你们觉得，或者你们相信这个世界会好吗？为什么呢？聚精会神的同学们我不知道，也许你们将来要经过很多很多的年头，在北大院子里头慢慢的去体会。也许你过四十年以后会和我有一样的感受，或者非常不一样的答案。但此时此刻我能把我的结论，我的感受告诉大家。一百多年前，北京大学创设物理门，奏响我国高等物理教育的先声。北大物理的上一个时代属于以李政道先生、于敏院士为代表的一代学者。那么下一个时代的物理风光，我们期待你的参与！我相信，有了你的参与，我们的物理会更好，我们的世界会更好！关于北京大学物理学院1902年，京师大学堂设格致科（数学物理部），这是我国数理学科高等教育的开端。1913年北京大学设物理门，1919年更名为物理系，这是我国最早的物理学本科专业。北大物理学科为国家培养了大批优秀人才，其中包括130多名两院院士，当选美国物理学会会士（Fellow）的总人数居全国名高校之首。23名“两弹一星”元勋中，12名在北京大学物理学科学习和工作过。目前拥有教授106位，其中中国科学院院士20位（含9位双聘院士）。学院拥有2个国家重点实验室及1个北京市重点实验室。2018年科研和教学经费约3.13亿元，学科总体实力居国内高校首位。在美国《美国新闻与世界报道》的2019年世界大学排名中，北京大学物理学科排名全世界第22名。在英国QS的世界大学排名中,北大物理学科近几年都排在中国大学的首位。2018年底物理学院进行了国际评估，以Allan MacDonald为组长的15位专家（包括9位美国科学院院士）把北大物理本科教育誉为“The School of Physics is already one of the premier instiutions globally for undergrade ecation in physics”即：（北京大学）物理学院已经是全球物理学本科教育的最重要机构之一。北京大学物理学院也成为我国物理学科顶尖科研人才的摇篮。来源：北京大学招生办 编辑，制图：郭曜齐、刘威摄影：刘月玲、光军、黄洪翔、肖卜凡审校：王俊棋美编：佘宜轩部分图片来源于网络

我们从初中就开始学习物理，不知道小伙伴们有没有考虑过，物理学究竟是在研究些什么东西？可能会有小伙伴说，物理就是研究力、热、声、光、电……等等啊。这么说当然也不能算错，但是你只说出了物理的一些侧面。其实物理的最终目的是想发现这个世界运行的最本质上的规则。发现规则又是个啥意思呢？我打个比方，就好比让不会下围棋的人去看下围棋，通过看棋来学习下围棋，没有人教，没有人告诉我们围棋的规则是什么，能不能学会，我不知道，但是通过大量的看别人下棋，肯定会发现一些规律是吧？其实物理就是这样，我们一群人，当中聪明的那部分，在观察自然的运作规则的时候，发现的规则多的，或者是那些掌握了规则多的，就成为了物理学家。在几百年前，这些最聪明的人中有人提出了一种发现宇宙“下棋”规则的方法，这个方法就是观察、推理、实验和数学描述。后来的人，把这个方法叫做科学方法。物理学家们，企图利用这个方法去发现宇宙“这盘棋”的全部规则，来还原出一个完整的宇宙是如何在这个“规则”下变成今天这个样子的。本文就来做一下这样的尝试，通过对宇宙的经典规则的探讨，来描述一下物理学究竟都是在研究些啥。经典宇宙的样子经典的宇宙是活跃在欧几里得几何所描绘的三维空间之中，事务在叫做时间的媒介中变化。舞台上的基本元素是粒子，比如原子，它们有很多自身的属性。第一个属性是惯性：如果一个粒子在运动，它将继续沿同一个方向运动下去，除非它受到力的作用。嘿嘿，有没有很熟悉啊，对啦，这就是牛顿第一定律，也叫做惯性定律。第二个基本元素就是力，当时（1920年之前）物理学家们认为力有两种：第一种力是一种极其复杂、细致的相互作用力，它以复杂的方式将各种原子结合在不同的组合中，它决定了温度升高时食盐是溶解得快些还是慢些。另一种当时已知的力是一种长程相互作用，一种变化平缓的、悄悄的吸引力，与距离的平方成反比，叫做万有引力。当然了，那时候关于物体为什么会保持运动状态，以及为什么会存在万有引力定律大家还都是不知道的。即使是现在，其实也还没有完全搞清楚。虽然发现了“上帝粒子”，但是科学家同样发现，并不是所有的质量都是由“上帝粒子”贡献的。这个不是本文的话题，这里不多讨论了。总之，我们是发现粒子运动的一些规律的。按照当时的观点，对物质的描述，气体和实际上一切物质，都是大量运动着的粒子。这样，我们可以把很多身边的事物之间的关系建立起联系。比如压强，它来自粒子与容器壁或别的什么东西的碰撞。粒子的移动如果平均而言沿着一个方向运动，那就是风；而无规则的内部运动就是热。大量的粒子聚集在一起使密度超过平均值，它们将成堆的粒子不断向外散开，这就生成了波，这种过剩密度的波就是声音。能够理解这么多的事务，这是一个重大的成就。那时候的科学家们认为粒子的种类有92种，我们现在已经知道的元素种类已经超过110多种，这些不同的粒子有不同的名称和不同的化学性质。在化学反应中，这些粒子的种类不变。超短程力面对着这些化学元素中的粒子，我们都会很好奇为什么氧气分子是两个氧原子组合在一起，而不是3个或者是4个，原子之间相互作用的机制是什么？是万有引力吗？当然不是万有引力了，它实在是太弱了。但是想象有这样一种力，它与万有引力相似，也随距离的平方成反比变化，但强得多，并且有一个重要差别：在万有引力下一切物体都是相互吸引的，但是现在想象存在有两类“东西”，这种“新力”就是电力，具有同性相斥、异性相吸的性质。携带这样的强的相互作用的东西叫做电荷。那么，我们最终会得到些什么结果呢？让我们把两个等量的异种电荷放在一起，这很容易办到，异性电荷相吸嘛，一正一负，紧紧地贴在一起。我们再在距离它们一定距离之外放上另外一个电荷（第三个电荷）。这个电荷会感到任何吸引吗？它实际上不会感受到任何力的作用，因为前两个电荷大小相等，那么一个的吸引力和另一个的排斥力就会抵消。因此在任何可观的距离上的力都很小。但是，如果我们使第三个电荷与前两个非常靠近，就会产生吸引，因为同号电荷的排斥和异号电荷的吸引会使异号电荷更靠近些，并使同号电荷远离。这样排斥力就将小于吸引力。这就是由正电荷和负电荷组成的原子，在它们相隔一个可观的距离时，相互作用的力很小（万有引力除外）的原因。当它们靠近时，它们就能够相互“看到内部”，重新安排它们的电荷，结果它们之间就产生了很强的相互作用。原子之间的相互作用的终极原因是电的作用。由于这个力是如此之大，一切正电荷和一切负电荷通常 会结合成一个尽可能紧密的组合。万事万物，包括我们自己，都是由极细微的、强烈地相互作用着的带正电和带负电的粒子组成，正电荷和负电荷相互抵消。偶尔，我们可以从一件东西上擦下来一点点带正电的粒子或带负电的粒子（当然了，擦下来带负电的粒子要比较容易一些），这时候电力不再抵消，我们就会看到电的吸引作用。考虑两粒沙子，大小为1毫米，距离30米。如果它们之间的力不被抵消，也就是说，如果所有的电荷都相互吸引而不是同号电荷相斥，因此没有抵消，那么，它们之间的力有多大呢？有300万吨！你瞧，正电荷或负电荷的数目只要超过或不足很少一点点，就足以产生可观的电效应了。当然，这就是你（用非电学方法）看不出带电物体和不带电物体的差别的原因——涉及粒子数目如此之少，它们很难对一个物体的重量或大小造成什么差别。有了这幅图像，原子就比较容易理解了。人们设想在原子的重心有一个“原子核”，它带正电并且有很大的质量，周围环绕着一定数目的“电子”，电子很轻并且带负电。当然了，现在我们都知道原子核本身也包含两种粒子：质子和种子，他们的质量几乎相同，非常重。质子带电而中子不带电。如果我们有一个原子，它的原子核里有2个质子，外面环绕着2个电子（通常的物质世界中的负电粒子都是电子，它们比组成原子核的质子和中子轻得多）。这是元素周期表中的第2号元素（或者说其原子序数为2），叫做氦。第8号元素叫做氧，等等。因为化学性质取决于核外的电子，并且事实上只取决于那里有多少个电子。因此，一种物质的化学性质完全取决于一个数，电子的个数。关于电力还有更多的发现电相互作用的一个自然的解释是，两个物体简单地相互吸引，正的吸引负的。但是后来发现，用这个概念来表示电相互作用并不恰当。对电相互作用的一个更恰当的表示是，正电荷的存在在某种意义上扭曲了空间的“状态”，或在空间产生了一种新“状态”，使得我们把一个负电荷放进来时它会感受到一个力。这个产生力的潜在可能性叫做电场。把一个电子放进电场，它就会受到一个“拉力”。于是我们就得到两条规则：1、电荷产生一个电场；2、电场中的电荷会受到力的作用而运动。讨论下面的现象，用电场来表示电作用的理由就更清楚了。如果我们使一个物体比如一根玻璃棒带电（哈哈，之所以用这个案例，是因为我们初中学习摩擦起电就是用的这个道具），然后把一张带电的纸放在离玻璃棒一段距离外。前后移动玻璃棒，纸片会有反应，总是指向玻璃棒。如果把玻璃棒摇动得更快，就会发现纸片的运动要落后一些，即作用有所滞后。（在第一个阶段，当我们相当慢地移动玻璃棒时，我们还看到一种并发症，那就是是磁。做相对运动的电荷必定有磁作用，因此磁力和电力实际上可以归结为一个场，就像同一事物的两个不同侧面。一个变化的电场不可能离开磁场而存在。）如果我们把带电的纸片移动到更远的地方，滞后就更大。这时观察到一件有趣的事：虽然两个带电物体之间的力应当与距离的平方成反比变化，但却发现，当我们摇动一个电荷时，其影响伸展的范围要比我们乍看之下所猜想的远得多。这就是说，这个效应下降得比平方反比律慢。现在让我们一起来做一个小实验：在一个水池里，近旁有一个漂浮的软木塞。用另一个软木塞划水，可以直接使前一个软木塞运动。如果你只注意看两个软木塞，你将会看到一个的运动是对另一个的运动的立即响应——两个软木塞之间有某种“相互作用”。当然，实际上我们所做的是搅动水，然后水再去扰动另一个软木塞。我们可以建立一条“定律”；如果轻轻划动水，水里邻近的物体就会运动。如果第二个软木塞离得更远，它就几乎不动，因为我们只是局部地搅动水。反之，如果我们使软木塞上下运动，就发生一种新现象，水的运动带动了周围的水，形成了向外传播的波，波的效应，它无法从直接相互作用的观点理解。因此直接相互作用的观念必须代之以通过水发生作用的观念，或者在电的情况下，代之以所谓的电磁场。电磁场能够传送范围广泛的波；其中一部分是光波，别的则用在无线电广播中，它们总的名字是电磁波。这些震荡的波可以有各种频率。一种波与另一种波的唯一真正的差别就在于震荡的频率。如果我们把一个电荷摇动得越来越快，看它产生的效应，我们将得到整整一系列不同的效应，它们由一个数，即每秒钟的震荡次数，统一在一起。建筑物墙上的电线中的电流产生的“干扰信号”的频率大约是每秒50周左右。如果我们把频率增加到每秒500或1000千周，那就是无线电光波所用的频率范围。英文中“正在广播”是on the air，当然广播和空气（Air）毫无关系！没有任何空气在真空中也可以进行无线电广播。如果我们再次提高频率，我们就进入了调频广播和电视所用的波段。频率进一步增高就是短波，例如雷达用的波。频率再高，就不需要用仪器来“看”这些波了，我们可以用肉眼来看。在5*10^14~5*10^15赫兹的频率范围内，只要我们能把玻璃棒摇得这么快，我们的眼睛能够看见带电玻璃棒的振荡。我们将看到红光、蓝光或紫光，以它们的频率而定。低于这个频率的叫做红外光，高于这个范围的叫紫外光。从一个物理学家的观点看，我们能够看见特定频率范围的波这一个事实，并不会让这一段电磁波谱比别的波段更特别，但是从一个人的观点看，当然这个波段更令人感兴趣。如果频率再高，我们就得到X射线。X射线不是别的，只不过是频率很高的光。频率再高，就得到伽马射线。X射线和伽马射线这两个名称，几乎是当作同义词来使用。通常把从原子核发出的电磁波射线叫做伽马射线，而从原子发出的高能电磁波则叫做X射线，但是不论它们起源在那里，它们的频率相同时，在物理上是无法分别的。频率更高的波，比方说10^24赫兹，我们可以人工生成，比方用同步加速器。在宇宙射线中，我们可以发现频率极高的波，其振荡频率甚至更快1000倍。这些波我们目前还不能控制。到这里，本文就写完了，可能有些小伙伴觉得文章写得很散，所以我还需要总结一下。其实，本文的所要表达内容就是在经典物理学的范围内，对1920年之前科学所作出的成就，对我们这个世界的理解做一般阐述，从而表达出物理学的最终目的是要做什么。小伙伴们，您明白了吗？如果您还有什么疑问，欢迎在文章的评论区里面留言讨论。

物理学类是一级学科 专业类别 地球物理学类：地球物理学专业培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究和应用基础研究的基本训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究能力，能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。物理学：物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科物理学：物理学专业培养掌握物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才应用物理学：该专业学生主要学习物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，受到应用基础研究、应用研究和技术开发以及工程技术的初步训练，具有良好的科学素养，适应高新技术发展的需要，具有较强的知识更新能力和较广泛的科学适应能力。就业方向应用物理学：本专业学生的就业前景和状况一般，比起热门专业要难就业很多；毕业生一般到高等院校、中学从事本专业的教学工作，或到政府机关的科研机构、企事业单位从事科学研究。该专业适合考研。物理学：该专业的学生毕业后可到高校从事教学工作，或是到研究所从事理论研究、实验研究和技术开发与应用工作；另外还可以到企业中从事材料科学与工程、电子信息技术等领域的技术开发及应用研究工作。该专业适合升学考研。推荐院校：北京大学 中国科学技术大学 清华大学 南京大学 兰州大学大学推荐

因为物理学是所有科学的基础，物理学是研究物质运动的最一般规律和物质基本结构的学科，它研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，是一门解决客观宇宙中最基本问题的科学。宇宙世界有五种运动，由简单到复杂，从低级到高级，分别是机械运动、物理运动、化学运动、生命运动和社会运动。物理学研究的是最基础的机械运动和物理运动，除了社会运动以外，所有的高级运动都是由机械运动和物理运动组成，因此研究高级运动的前提必须具有物理学知识，可以说研究其他运动现象的科学家首先就是个物理工作者，甚至就是个物理学家，比如说居里夫人，居里夫人她是一个地位很高的科学家，她于1911年因放射化学的成就（成功分离出镭元素）获得诺贝尔化学奖，是个名副其实的化学家；但她本身也是一位物理学家，并且于1903年首先因发现放射性元素而获得诺贝尔物理学奖。她的化学成就是在物理成就的基础上获得的，你说物理学家能不牛吗？牛顿和爱因斯坦的确是两位最伟大的物理学家，也是两位最伟大的科学家，他们都是研究物理的，牛顿那个时代把物理叫作“自然哲学”，牛顿因为物理和哲学研究的对象都是关于物质及其运动的，都是这个世界最基本的问题，那时的物理学家和数学家本身就是哲学家，他们几乎是不分家的，比如说数学家笛卡尔同样还是一位哲学家和物理学家。笛卡尔哲学家拥有很高的社会地位，因而从哲学中逐渐分离出来的物理学家同样拥有很高的地位，特别是牛顿开创的那个时代，机械论和原子论大行其道，西方上流社会茶余饭后必谈科学，物理学成为科学的代名词，物理学家成为科学家的代名词。我们再来看爱因斯坦，爱因斯坦爱因斯坦更是天纵其才，用他独特的思维颠覆了传统的绝对时空观，把时空与物质及其运动联系在了一起，揭示了宇宙中最深刻的物质运动规律，第一次把时空纳入了科学研究的范围，使物理学乃至科学获得极大发展。他创立的相对论成为现代科学的两大支柱之一，而另一个支柱――量子力学也是物理学方面的，物理学成为现代科学当之无愧的主角，因此物理学家自然也就成为令人瞩目的主角。实际上在化学领域也有地位高名气大的科学家，比如说拉瓦锡、道尔顿、波义耳和门捷列夫等等，门捷列夫他们是化学发展历程中关键性的人物，当然他们的确没有牛顿和爱因斯坦名气大和科学地位高。主要原因就是上面所说的：他们的研究是以物理学为基础的，研究领域绕不开物理学的突破。另一个原因就是爱因斯坦和牛顿他们的个人能力太厉害了，一般人比不了。

关于物理学物理学属于理学，也是一门应用型学科，研究的是物质运动最一般规律和物质基本结构，主要是培养掌握物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。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。物理学本科阶段的课程主要是以数学和物理为主，目前大部分高校招生，都是以大类招生，进入物理系后学习一段时间在细分，后有很多想要从事物理学研究的，基本都是会往研究生方向读或是更上一层。关于就业物理学具有较强的社会适应性，毕业生既可以从事基础科学研究的基础知识，也可在相关领域从事教学、技术和相关的管理工作；经过大学的历练，使得他们具备较强的开拓能力和对工作的坚持，这些都是社会各界所喜欢的。很多人说学了物理学，好像什么都可以做，又好像什么都做不了，但也正是因为物理学所涉及的东西比较广泛，所以很多职业都可以胜任，而且物理学学到的基础知识更是为日后积累打下了良好的根基，所以总体来说还是非常不错的，俗话说得好"学好数理化，走遍天下都不怕"；但对于物理学很重要的一点就是你要喜欢物理，并且对数学保持热情和提高能力。关于物理学具体从业方向除了继续深造，从事相关研究之外，最常见的就是老师了，这是其一，当然还有其他。教师：很多喜欢物理的人本科出来想搞科研能力又不足，但有不想继续深造，那么当老师必然是首选了。首先很多教育培训机构都需要物理学这类的教师，不一定非得有教师资格证，通过培训有能力便可教学，但作为老师，有教师资格证肯定是更好的，还可以去一些公办学校，想要稳当往后还需要考取教师编制资格。作为老师，不论是公办还是教育机构，与一般上班族而言，时间上还是比较自由的，也有更多的时间去做一些自己想做的事情。IT行业：互联网发展势头正旺，很多学习物理学的会选择从事计算机相关的工作，做一个专职程序员对他们来说也并非难事，有物理学做基础，编程都是比较容易上手的，而且工资待遇都不差，也是大多数人的选择。销售工程师：尤其是电子设备行业，作为一名销售人员，除了要有必备说服力，还有充分了解产品的卖点，以及技术上创新与突破，而这方面的知识便是涉及到了自身的专业领域的知识，让你在销售过程中突显自身优势，销售人才的晋级也是需要一个长期积累的过程。当然除了做销售，也可在电子设备行业从事售前咨询或是售后技术支持等，这些都是可以充分展现自己的专业优势。近几年医学物理渐渐盛行，但在国内目前还不多，但在国外确实是一个非常不错的职业，相信随着技术的发展进步，国内在这个行业也会渐渐发展起来的。此外还有一些能源物理相关、航天航空技术等相关工作，但这些相对要求也是非常高的。根据相关数据显示，物理学相关专业就业集中地也大都在有较大支撑、技术发达的一线城市，地域差距还是比较大的。专业强校：北京大学、清华大学、吉林大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学、华南师范大学等。

关于灵魂是否存在的研究西方各种学科都在开始进行，这种生命奥秘的探索吸引了很多的专家、学者、科学家，包括现在的物理学家。美国加州有一所世界著名的思惟科学研究院，这里有一位物理学家，阿密特．戈斯瓦密博士，他用现代物理学，用量子力学，用数理的方式论证人确实是有灵魂存在，灵魂能够飞行，能够做工，能够留下字据，他有能量，他有他的运动，灵魂会转世、会投胎，是生命的主体。他发表了一部著作，叫作《灵魂的物理学》，用数理方法给我们证实灵魂离开肉体以后还会存在。 美国亚历桑那州大学意识研究中心主任、心理学和麻醉学系名誉教授斯图尔特. 哈梅罗夫博士基于意识量子理论，他和英国著名的物理学家罗杰-彭罗斯提出，我们的灵魂包含在大脑细胞中的微管结构。 他们指出：“最新研究揭晓了濒死体验之谜，人类死亡之后，他们的量子灵魂从身体中释放，重返至宇宙之中。人类濒死体验相当于大脑中量子计算机的一个程序，即使死亡之后仍存在于宇宙之中，这将解释那些濒死体验者的神秘记忆。 人体濒死体验是微管量子引力效应，这一效应也被称为微管量子目标还原调谐，因此我们的灵魂并不只是大脑神经细胞的交互。事实上它们形成于宇宙之中。” 你相信真的有灵魂存在吗？目前为止无论是科学还是宗教，都不能确切的告诉我们灵魂是否真的存在，至少没有人可以充足的证明，因此我们也暂且只能半信半疑当故事来说了。

关于在物理学上能够解释的东西还是有一部分的，但是还有很多是正在进行中的，关于方面也在不停的进行研究和探索，所以也是有所收获的。在这方面的成就，并没有让科学家们停下他们的脚步，而是更加激进他们前行的步伐。他们还在努力的大量的研究，可是要知道任何一件事情都可能会遇到瓶颈期。在这方面的研究也是如此，那么是否真的是这这样呢？很多科学家在研究的过程中也发表了一些比较重要的论文，也为科学界做出了很大的贡献。因此根据这些论文可以做出一些比较重要的实验，在实验的过程中可能会有所发现，但是也没有过多的关于人们想要知道的答案，所以这一点还是让人们很不自在的地方。但是并不影响他们对自己追求的事业的激情，比如在世界上存在的暗物质，经过研究并没有发现真正的暗物质粒子。很多科学家都按照数学里的一些方程，来衡量一些事物的存在，因而这些方程也能够深深的吸引着他们。其中也有一些研究人员，用数学上的知识来解释宇宙的一些天体。当然这些假设是非常的完美和高雅，但是结果却是错的。有科学家表示，更愿意用一些简单的事物来解决复杂的问题，比如就可以用这些比较容易理解的数学公式，来解决复杂的事情，这样就可以让事情变得简单。当然他们在某一方面还是取得了不错的成就的，而且也有很大的进步。对于这些物理定律是否真的可以用数学来解释呢？这些得出的结论，是不是能够得出我们想要的答案呢？不过也不用担心，相信在科学家们的不断努力下，一定能够取得更加惊人的成就。