Physics物理

• 十二年國教新課綱『以物理學家發想過程的故事為主，基礎物理通才知識為輔』
• 國高中時補習班有他整理題目的優點，但是學校課本也有它的好處，如果可以可以儘量看。(但不清楚哪個牌子的國高中課本比較好)
• 科學美國人雜誌>兩種物理教科書
• 數學物理:物理用到的數學
• 物理學定律列表
  • 分成基本定律和
  • 導出定律:由其他定律導出的定律兩種。

按照尺寸與速度分類，物理學的四大領域。 Modernphysicsfields.svg: YassineMrabet derivative work: Crwx - Modernphysicsfields.svg

• 物質與能量
  • 有物理學家像是Lawrence Krauss認為宇宙本身便來自虛無:如果我們把宇宙中所有的東西相加，則會互相抵銷而變成0，所以一切就是虛無。「什麼都沒有」？？？馬克斯·玻恩(Max Born)認為宇宙生成是藉由此種方法。
• 七大基本單位和三大物理量
  • 導出單位
• 力學
  • 牛頓運動定律
  • 靜力學
  • translational motion移動
    • 運動學
      • 一維運動學(One-Dimensional Kinematics)
      • 二維運動學(Two-Dimensional Kinematics)
      • 三維運動學(Three-Dimensional Kinematics)
      • Jul 29 物理學的真·額外維度
        • 四維運動學(Four-Dimensional Kinematics)?
        • N維運動學(N-Dimensional Kinematics)?
  • rotational motion轉動
  • vibrational motion振動
• 統計學 與熱力學:探討能量的轉換和事情會不會發生的學問。
• 應用力學
  • 氣體動力論
  • 流體力學
• 萬有引力
• 電磁學:庫倫靜電力
  • 電路學:series串聯 and parallel並聯
• 近代物理:發現牛頓力學只適用於很小的範圍，相對論適用範圍包含牛頓力學的適用範圍，因此也認為相對論也有它的適用範圍，但是截至2018年，星系等級也發現適用廣義相對論。理論的建立有[經驗]和[理論]的部分，相對論的建立有用到A(經驗1)和B(理論1)；量子力學的建立有用到C(經驗2)和D(理論2)，相對論和量子力學的基礎不同，都是改造原來的牛頓力學，一個是往高速改；一個是往波動改，至於場論，差不多算是用加號整合(A+C，B+D)。至於廣義相對論因爲要用各種幾何量的組合去拚出愛氏張量，當然一部分就靠嘗試錯誤法，譬如說愛因斯坦也試過克氏符號作愛氏張量來作爲重力場方程，結果連能量都不守恆。
  • 量子力學
  • 狹義相對論
  • 量子場論=量子力學+狹義相對論
    • 對量子場論有意見的物理學家:狄拉克
    • 2020諾貝爾物理獎得主潘羅斯認為意識經驗正是一種「量子重力效應」（quantum gravity effects）。但此觀點尚無確切證據支持，僅是假說。
  • 廣義相對論
    • 廣義相對論入門
    • 廣義相對論的替代理論
      • 20140416中華民國科技部-愛因斯坦引力理論有問題 9名科學家提異議(見廣義相對論條目)

• 物理新知
  • 2016年02月11日23:44大突破！愛因斯坦預言獲證實　科學家發現重力波(事實上發現重力波的廣義相對論嚴格來說和愛因斯坦當初的不同，愛因斯坦當初的版本沒有對於時間的動力學變化)
  • 2015年02月12日新量子理論模型顯示：「大爆炸」不存在，宇宙沒有起點也沒有終點
  • 2015年5月15日證實B介子衰變雙渺子 物理界30年大突破
  • 2013年證實希格斯粒子存在
  • 20050728強子對撞機新證據 再打臉超對稱理論
  • 標準模型提出
• 超越廣義相對論的物理理論:廣義相對論的替代理論
  • 範型:古典重力理論、 量子重力、 萬有理論
  • 古典重力理論:愛因斯坦-嘉當理論（ECT理論）、 雙度規理論、 共形重力、 調整牛頓動力學、 幾何動力學、 Teleparallelism、 複合重力、 具質量重力、 純量重力理論（Nordström's theory of gravitation諾德斯特洛姆重力理論）、 純量-張量理論（布蘭斯-狄克理論）、 懷海德重力理論、 非對稱重力理論、 純量-張量-向量重力、 張量-向量-純量重力
  • 量子重力理論:歐幾里得量子重力、 正則量子重力（惠勒-德威特方程式 · 迴圈量子重力 · 自旋泡沫）、 因果動力學三角剖分、 引生重力、 因果集、 DGP模型
  • 古典統一場論:卡魯扎-克萊因理論、 超重力
  • 量子統一場論:非交換幾何（自我創造宇宙學）、 半古典重力、 弦論（M理論 · 超弦理論）
  • Jul 29弦論不可以證偽？
  • 廣義相對論推廣:劉維爾重力、 高斯-博內重力
• 萬有理論像是[量子重力]。歷史上，對於量子理論與要求背景獨立的廣義相對論兩者明顯的矛盾曾出現過兩種反應。
  • 第一種是廣義相對論所採的幾何詮釋並非究竟，而只是一個未知的背景相依理論的近似表現。(也就是[幾何]是表象?他的實體是其他東西?)
  • 另外相抗衡的觀點是背景獨立是基礎性質，而量子力學需要被一般化，改寫成一個沒有預設特定時間的理論。
  • 這兩種論點分別發展出弦論與迴圈量子引力理論。
• 新物理:
  • | 2016 CASE讀報-尋找超越標準模型的新物理失敗
  • 今日的物理學也如同十九世紀末的物理學有他的問題，或是對於現有理論的解釋不正確，或是需要有新物理。值得有興趣的人向這個領域探索，即使不讀物理系，不少第一志願的大學科系也有醫學雙主修物理或是雙主修數學的，有興趣的人可以嘗試看看。

著名的華裔美籍物理學家吳健雄女士

中華民國的著名物理學家吳大猷

李遠哲雖然是諾貝爾化學獎，但是他的領域是化學四大分支的物理化學，所以和物理有所關係。

物理發展史

是一本俄國諾貝爾文學獎得主的作品，紀錄物理發展史

東西方科學教育的差別

就我們而言，教靜力學的彈簧會和學生說:施力=彈性係數*變形量；但是在牛頓的時代，虎克其實是把彈簧吊著，然後放上一g的砝碼看彈簧伸長幾公分，然後放上2g的砝碼看彈簧伸長幾公分...等，就可以列出下表:

砝碼重m	彈簧伸長量X
1g	4.9 cm
2g	9.8 cm
3g	19.6 cm
4g	39.2 cm

• 可以觀察出砝碼重m和彈簧伸長量X成正比(y is directly proportional to x (x and y vary directly, or x and y are in direct variation) )
• 假設
  • 砝碼重*彈性係數=彈簧伸長量
  • 則: 1g*980dyne/g*彈性係數=4.9cm
  • 則: 彈性係數=4.9cm/1g*980dyne/g=0.5*10^-2 cm/dyne
  • 彈簧伸長量*彈性係數=砝碼重
  • 則: 4.9cm*彈性係數=1g*980dyne/g
  • 則: 彈性係數=980dyne/4.9cm=2*10^2 dyne/cm
• 虎克的選擇明顯是後者，其實都可以，只不過彈性係數的定義不同所以單位不同。所以對彈簧的施力Fx=變形量X*彈性係數k。但是我們的教育常常是直接教公式，沒有先觀察關係然後以數學表示的樂趣。

正比與反比

成正比	成反比
$y = kx\,$ $y \propto x$ $k = \frac{y}{x}\,$ $\frac{y1}{x1}\ = \frac{y2}{x2}\,$ 圖	$y*x = k\,$The relation is often denoted, using the ∝ symbol, as:解析失败 (语法错误): {\displaystyle y \propto \frac{1}{x}\} ${y1}*{x1} = {y2}*{x2}$ 圖

Direct proportionality正比關係

Given two variables x and y, y is directly proportional to x (x and y vary directly, or x and y are in direct variation) if there is a non-zero constant k such that

$y = kx.\,$

The relation is often denoted, using the ∝ symbol, as

$y \propto x$

and the constant ratio

$k = \frac{y}{x}\,$

is called the proportionality constant, constant of variation or constant of proportionality.

$\frac{y1}{x1}\ = \frac{y2}{x2}\,$

圖

Properties

Since

$y = kx\,$

is equivalent to

$x = \left(\frac{1}{k}\right)y,$

it follows that if y is directly proportional to x, with (nonzero) proportionality constant k, then x is also directly proportional to y with proportionality constant 1/k.

If y is directly proportional to x, then the graph of y as a function of x will be a straight line passing through the origin with the slope of the line equal to the constant of proportionality: it corresponds to linear growth.

反比關係

$y*x = k.\,$

The relation is often denoted, using the ∝ symbol, as

解析失败 (语法错误): {\displaystyle y \propto \frac{1}{x}\}

${y1}*{x1} = {y2}*{x2}$

圖

其他例子

The gas laws氣體定律/國中首次教到

物理公式

	國中	高中延伸	大一普物	參考頁面	用到觀念	實驗與Thought experiment思想實驗gedankenexperiment想像實驗#物理學
	Density密度d*Volume=mass質量m mass質量/Volume=Density密度d	mass質量/Volume=Density密度ρ			分配
	古希臘哲學家阿基米德洗澡浮力B=排開流體體積*流體密度				Density密度d*Volume=mass質量m
	Pressure壓力=ρgh=F/A				分配
運動學	v=v0+at X=v0t+1/2at^2 v^2=v0^2+2aX
力學
應用力學
波動	velocity波速V=frequency頻率f*wave length波長λ 支持波動說的物理學家推測光的介質是以太 。	光波的道理也相同:光速C=frequency頻率ν*wave length波長λ		Wave波

物理

物理形上學

物理形上學通用術語簡單講：

- 本體（ontology）指終極原理、終極構成。本體論（ontological theory）則指通過表象尋找本質。

- 表象（representation）指不同層面的象徴。例如虎克定律 F=-kX：

   - 物理層面：F=彈力，X=伸長量；這是物理表象。
   - 數學層面：自變數及因變數是數學表象。
   - 形上層面：k 是不變量，只有存在與不存在，沒有表象。即只存在 k 這個不變屬性。

- 這三個層面就是抽象再抽象。若沒理解這句話，則無法清楚了解物理形上學在做什麼。

- 本質（Essence）：指某個實體或概念的根本屬性，它是該實體所特有且不可或缺的特質。蘋果的本質使得蘋果的實現成為現實中存在的蘋果。

- 實體（Entity）：可以是具體實物，都是存在的實有存在。

- 物件（Object）：由實體組成，因此既可以是具體的實物，也可以是抽象的概念。

- 存有（Being）：凡存在及真實的肯定都是存有，物質是一種存有物。

- 存在（Existence）：在物理，存在是指使某物具有存在的屬性，如某種作用或狀態產生物質。在形上學，存在論討論的則是更抽象和超越感官觀察的存在與不存在。 簡單講: 使之為有。

- 存有= 本質集合+使之為有(存在)。f : X→ Y ，f = 存在 ，X =本質；Y =存有。

- 物質：

   - Substance 多用於化學,涉及化學性質。
   - Matter 只討論物理性質。
   - 在物理形而上學，物質是指具體實體，即在現實世界中存在的實際基本粒子這類的東西。化學角度看，物質是由不同元素組合而成的, 當然終極也是基本粒子。

- 真實或 實在（reality）指獨立於人的知覺、思維之外的存在。這句話一般理解為客觀存在的東西，如房屋、地球、星河等等。

- 結構（Structure）：指事物的共同通則，在哲學的結構主義中強調事物內在的結構和相互關係。

- 數學結構：指群論所指的數學操作集合的根本屬性，如代數、拓撲和幾何結構。

延伸閱讀

• 物理才是最好的人生指南
• 從夸克到宇宙
• 物理之書

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• 從夸克到宇宙
• 物理之書

數理生物學

維基百科數理生物學mathematical and theoretical biology，又稱數學生物學mathematical biology或生物數學biomathematics

大學物理系

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