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主要内容

什么是物理学?

让我们来想想什么是物理学,以及在一个物理入门课程上应该涉及哪些内容。

什么是物理?

说实话,很难确切地定义什么是物理。首先,物理学随着我们的进步和新发现而不断变化。新理论不仅带来了新的答案。它们还产生了新的问题,从以前的物理学理论来看,这些问题甚至可能没有意义。这使得物理学令人兴奋、充满趣味,但它也迫使人们定义物理到底是什么,而不是在未来的某个时刻再定义它。
尽管如此,定义还是有用的。所以,如果你想要一个定义,你就可以得到一个定义。在大多数情况下,物理学家试图做以下事情:
  1. 准确地界定宇宙中最基本的可测量(例如速度、电场、动能)。寻找宇宙最基本的描述一直是物理学历史上的重要问题,从下面的漫画图片中可以看出这一点。
  2. 找出这些基本测量量之间的关系(例如牛顿定律、能量守恒、狭义相对论)。这些规律和关系用文字、方程、图像、图表、示意图、模型和任何其他方式来表示,让我们能够更好地理解和使用这些工具来表达关系。
图中文字翻译(从左到右):“小乔,原子能的展览从这里开始——先回顾过去……原子能这个现代奇迹是对知识永无止境的探索的高潮。这一切都始于2000多年前的古希腊……“德谟克利特,你是个傻瓜!看到这个手镯了吗……所有的人都知道这块金子是实心的一块。”德谟克利特回答说:“不。我相信所有的物质——甚至是金子——都是由我们看不见的微小粒子组成的。” 图片来源: 原子里的冒险,1948年通用电气公司,George Roussos(公共领域)
好吧,把物理学归结为以上两件事确实是一种粗略的简化,并没有体现物理学家所做的事情和他们如何做的一些更精细的观点。但是,试图用简单而有用的定律来描述一个复杂的宇宙,才是物理学的意义所在。因此,试图用一个简单而清晰的定义来描述物理学家所做的复杂活动,也许还挺好的。

通过在可汗学院学习物理,我将学到什么?

在物理学中,我们要解释为什么物体会运动。然而,如果我们不知道如何 描述 运动,就很难解释运动。首先,在 一维运动 二维运动这两个主题中,我们将学习如何精确地描述物体的运动并预测它们的运动。
能够准确描述我们的运动后,我们将学习 力和牛顿三定律,了解力的概念如何解释物体 为什么 改变它们的运动。
我们将通过展示守恒定律是解释物体运动的另一种方法,继续掌握和扩展我们处理运动的能力。这些守恒定律限制了系统的运动如何变化。将在 功和能量 中学习能量守恒,并在 冲击和线性动量 中学习动量守恒。
到这里,我们主要考虑的物体是不改变其旋转运动的,所以在 力矩,扭矩和角动量 中, 我们将学习如何描述和解释旋转运动。并在这一过程中学习一条新的守恒定律——角动量守恒。
在此之后,我们将应用已学的关于运动、力和守恒定律的知识,来分析如何处理各种新的力和现象。在 流体热力学 中,我们将学习如何处理液体和气体。然后在 电学磁学 中我们将学习两种新的力——电力和磁力。在 回路 中,我们将看到电力如何导致电流流动。在 光学 中,我们将研究电磁波(即光)弯曲和反射的方式。我们理解了光之后,就会学习爱因斯坦的 狭义相对论。这只是几个例子。
到最后,你会很好地理解物理学的基础内容,以及物理学家用来描述和解释宇宙万物的各种数学工具。然而,没有一篇总结可以概括物理学中所有有趣而强大的方面。最好的办法就是亲自去看看。

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