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主题:物理学

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物理主題首頁

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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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量子力學裡,兩個粒子在經過短暫時間彼此耦合後,單獨攪擾其中任意一個粒子會不可避免地影響到另一個粒子的性質,儘管粒子與粒子之間可能相隔很長一段距離,這種關聯現象稱為量子糾纏。像光子電子一類的微觀粒子,或者像分子巴克明斯特富勒烯、甚至像小鑽石一類的介觀粒子,都可以觀察到量子糾纏現象。由兩個以上粒子組成的量子系統也可能會發生量子糾纏。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象;在經典力學裏,找不到類似的現象。假設兩個粒子處於量子糾纏,對於其中一個粒子做測量得到結果(例如,自旋為上旋),則另外一個粒子在之後任意時間做測量,必定會得到關聯結果(在此案例裏,自旋為下旋)。很多類似實驗已被完成,甚至當兩個測量的時間間隔,比光波傳播於兩個測量位置所需的時間間隔還短暫,這關聯現象依然發生,也就是說,量子糾纏的作用速度比光速還快。最近完成的一項實驗顯示,量子糾纏的作用速度至少比光速快10,000倍。圖為製備糾纏光子對的示意圖。

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日珥爆发是從太陽的日冕層拋射出來的物質,通常可以使用日冕儀在白光下觀察到。拋射出來的物質主要是電子和質子組成的電漿,加上伴隨著的日冕磁場。日冕物質拋射事件伴隨著耀斑,會破壞無線電的傳輸,造成能量耗損。典型的日冕物質拋射結構可以分成三部分,包含一個低電子密度洞、嵌入在洞內高密度的核、和一個明亮的前沿。图为2010年8月1日,太阳相对地球的一面发生四次日珥爆发的图象。

本日推薦

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平均粒子數和能量的關係

费米–狄拉克统计,有时也简称费米统计,在统计力学中用来描述由大量满足泡利不相容原理费米子组成的系统中,粒子处在不同量子态上的统计规律。这个统计规律的命名来源于恩里科·费米保罗·狄拉克,他们分别独立地发现了这一统计规律。不过费米在数据定义比狄拉克稍早。

费米–狄拉克统计的适用对象是,热平衡时自旋量子数为半奇数的粒子。除此之外,应用此统计规律的前提是,系统中各粒子之间的相互作用可以忽略不计。这样,就可以用粒子在不同定态的分布状况来描述大量微观粒子组成的宏观系统。不同的粒子分处于不同的能态上,这一特点对系统许多性质会产生影响。费米–狄拉克统计适用于自旋量子数为半奇数的粒子,这些粒子也被称为费米子。由于电子的自旋量子数为1/2,因此它是费米–狄拉克统计最普遍的应用对象。费米–狄拉克统计是统计力学的重要组成部分,它利用了量子力学的一些原理...

你知道吗

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未解決的物理學問題

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宇宙監督假設cosmic censorship hypothesis):黑洞內部有一個奇異點。通常在這奇異點的外圍有一層事件視界,速度最快的光波也無法逃離到事件視界之外。裸奇異點是缺乏事件視界的奇異點。由於沒有事件視界隔離,物理學者可以觀測到裸奇異點的物理行為。但是,至今為止,物理學者尚未觀測到裸奇異點的蛛絲馬跡。物理學者懷疑,從實際物理的初始條件是否能形成裸奇異點?羅傑·彭羅斯提出的「宇宙監督假設」表明,這是不可能的事。但是,物理學者還不能證明這假設的任何版本為正確無誤。

从哪里开始

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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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2019年

物理学史上的3月


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