手抄報一：物理的定義和分類

基本定義

物理學是一種自然科學，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系。物理學是關于大自然規律的知識；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。

物理學研究的空間尺度范圍與時間尺度范圍

物理學研究的空間尺度范圍與時間尺度范圍

物理學（physics）：物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律。

物理學研究的范圍 ——物質世界的層次和數量級

空間尺度：

原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恒星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次。

微觀粒子（microscopic）：質子 m

介觀物質（mesoscopic）

宏觀物質（macroscopic）

宇觀物質（cosmological）類星體 m

時間尺度：

不同物理學分支對自然界基本構成的認識

不同物理學分支對自然界基本構成的認識

基本粒子壽命 10-25s

宇宙壽命 1018s

按空間尺度劃分：量子力學、經典物理學、宇宙物理學

按速率大小劃分： 相對論物理學、非相對論物理學

按客體大小劃分：微觀、介觀、宏觀、宇觀

按運動速度劃分： 低速，中速，高速

按研究方法劃分：實驗物理學、理論物理學、計算物理學

分類

牛頓力學（Newton mechanics）與分析力學（analytical mechanics）研究物體機械運動的基本規律及關于時空相對性的規律

電磁學（electromagnetism）與電動力學（electrodynamics）研究電磁現象，物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律

熱力學（thermodynamics）與統計力學（statistical mechanics）研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現

狹義相對論（special relativity）研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。

廣義相對論（general relativity）研究在大質量物體附近，物體在強引力場下的動力學行為。

量子力學（quantum mechanics）研究微觀物質運動現象以及基本運動規律

此外，還有：

粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。

手抄報二：物理研究領域

物理學研究的領域可分為下列四大方面：

1、凝聚態物理——研究物質宏觀性質，這些物相內包含極大數目的組元，且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體，它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態（在十分低溫時，某些原子系統內發現）；某些材料中導電電子呈現的超導相；原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上，它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出，采用此名。

2、原子，分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內，物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法；從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層，集中在原子和離子的量子控制；冷卻和誘捕；低溫碰撞動力學；準確測量基本常數；電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂，核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們，內外部和物質及光的相互作用，這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。

3、高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用；也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在，只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標準模型描述，有12種已知物質的基本粒子模型（夸克和輕粒子）。它們通過強，弱和電磁基本力相互作用。標準模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。

4、天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變，太陽系的起源，以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學，電磁學，統計力學，熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外，超紫外，伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹，促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現，證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上：愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型；它包括宇宙的膨脹，黑能量和黑物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進，可期待出現許多可能性和發現。尤其是今后數年內，圍繞黑物質方面可能有許多發現。