物理学到底是什么？主要包括什么？



物理学（英语：Physics）是研究大自然现象及规律的学问。在物理学的领域中，主要研究的是宇宙的基本组成要素：物质、能量、空间、时间及它们的相互作用；借由被分析的基本定律与法则来完整了解相关系统。在经典时代，物理学时常会与其暹罗双胞胎自然哲学合并在一起。直到十九世纪物理学才从哲学中分离出来成为一门实证科学。



在现代，物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。物理学理论通常以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理学定律。然而如同其他很多自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能经过反复的实验来检验。



物理学与其他许多自然科学息息相关，如天文学、地质学、生物学，特别是化学。化学与某些物理学领域的关系深远，如量子力学、热力学和电磁学。



尽管物理学的研究范围十分广泛，相对应的理论也很众多，但有一些理论被证明是最基本的，其正确性是被普遍接受的。这些理论被看作是物理学的中心学说和基础理论。他们也是成为一个物理学家所必备的知识。



1) 理论 重要主题 重要概念



经典力学 牛顿运动定律、拉格朗日力学、哈密顿力学、运动学、静力学、动力学、声学、流体力学、连续介质力学、混沌理论 时间、空间、转动、位移、速度、加速度、质量、力、力矩、动量、角动量、能量、功、功率、振动、波、振动学



电磁学 电学、磁学、电动力学、光学 电荷、电流、电导、电阻、电场、磁场、磁通、电磁场、电磁感应、电磁辐射、电磁波



热力学和统计力学 热机、分子运动论 温度、热量、内能、自由能、熵、压强、配分函数、平衡态、态函数、涨落、相、相变



相对论 狭义相对论、广义相对论、爱因斯坦场方程 时空、引力场、引力波、四维动量、劳仑兹变换、相对性原理、等效原理、协变性



量子力学 旧量子论、矩阵力学、波动力学、量子场论、相对论量子力学 波函数、哈密顿量、全同粒子、自旋、波粒二象性、不确定原理、零点能、量子、量子化、能级





2) 主要领域

物理学的研究领域主要依据研究对象的尺度划分。



领域 分支领域 主要理论



天体物理学 宇宙学、等离子体天体物理学等 大爆炸宇宙学、暴涨宇宙模型、广义相对论、ΛCDM模型



凝聚态物理学 固体物理学、低温物理学、介观物理学、高分子物理学、纳米科技 BCS理论、费米气体理论、布洛赫波、费米液体理论、多体理论



原子物理学、分子物理学和光学 原子天文物理学、分子动力学、非线性光学、光谱学 量子光学、量子化学、量子计算机



粒子物理学 核子物理学、粒子物理学、粒子天文物理学、加速器物理学 标准模型、量子场论、量子色动力学、规范场论、大统一理论、超对称、超弦理论、M理论



等离子体物理学 等离子体天体物理学等





3)相关领域

应用学科：声学 - 电子学 - 材料物理学 - 高分子物理学

交叉学科：计算物理学 - 数学物理 - 物理化学 - 生物物理学