目錄宏觀物理創(chuàng)始人 四大力學(xué)哪個(gè)最難學(xué) 物理學(xué)主干 微觀物理
物理學(xué)及其空間尺度
(作者:趙凱華教授，取自"中國(guó)物理")
(注：文中10^(n)表示10的n次方)
物理學(xué)是探討物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科。從研究對(duì)象的空間尺度來看，大小至少跨越了42個(gè)數(shù)量級(jí)。
1.[宏觀物理學(xué)]。
人類是認(rèn)識(shí)自然界的主體，我們以自身的大小為尺度規(guī)定了長(zhǎng)度的基本單位—米(meter)。與此尺度相當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象為宏觀物體，以伽利略為標(biāo)志，物理學(xué)的研究是從這個(gè)層次上開始的，即所謂宏觀物理學(xué)。
上次世紀(jì)之交物理學(xué)家開始深入到物質(zhì)的分子、原子層次(10^(-9)-10^(-10)m)，在這個(gè)尺度上物質(zhì)運(yùn)動(dòng)服從的規(guī)律與宏觀物體有本質(zhì)的區(qū)別，物理學(xué)家把分子、原子，以及后來發(fā)現(xiàn)更深層次的物質(zhì)客體（各種粒子，如原子核、質(zhì)子、中子、電子、中微子、夸克等）稱為微觀物體。微觀物理學(xué)的前沿是高能或粒子物理學(xué)，研究對(duì)象的尺度在10^(-15)m以下，是物理學(xué)里的帶頭學(xué)科。本世紀(jì)在這個(gè)學(xué)科里的輝煌成就是60年代以來逐步形成了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。
2.[介觀物理學(xué)]。
近年來，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，在介于宏觀和微觀的尺度之間發(fā)展出研究宏觀量子現(xiàn)象的一門新興的學(xué)科—介觀物理學(xué)。
此外，生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是生物大分子，如：蛋白質(zhì)、DNA，其中包含的原子數(shù)達(dá)10^(4)—10^(5)個(gè)之多，如果把纏繞盤旋的分子鏈拉直，長(zhǎng)度可達(dá)10^(4)m的數(shù)量級(jí)。細(xì)胞是生命的基本單位，直徑一般在10^(-5)—10^(-6)m之間，最小的也至少有10^(-7)m的數(shù)量級(jí)。從物 理學(xué)的角度看，這是目前最活躍的交叉學(xué)科—生物物理學(xué)的研究領(lǐng)域。
現(xiàn)在把目光轉(zhuǎn)向大尺度。離我們最近的研究對(duì)象是山川地體、大氣海洋，尺度的數(shù)量級(jí)在10^(3)—10^(7)m范圍內(nèi)，從物理學(xué)的角度看，屬地球物理學(xué)的領(lǐng)域。
3.[天體物理學(xué)]
擴(kuò)大到日月星辰，屬天文學(xué)和天體物理學(xué)的范圍，從小行星到太陽(yáng)系、銀河系，從星系團(tuán)到超星系團(tuán)，尺度橫跨了十幾個(gè)數(shù)量級(jí)。*[天體物理學(xué)]
物理學(xué)最大的研究對(duì)象是整個(gè)宇宙，最遠(yuǎn)觀察極限是哈勃半徑，尺度在10^(26)—10^(27)m的數(shù)量級(jí)。宇宙學(xué)實(shí)際上是物理學(xué)的一個(gè)分支，野物當(dāng)代宇宙學(xué)的前沿課題是宇宙的起源和演化，本世紀(jì)后半葉這方面的巨大成就是建立了大爆炸標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。這個(gè)模型宣稱宇宙是在一百多億年前的一次大爆炸中誕生的，開初物質(zhì)的密度和溫度都極高，那時(shí)既沒有原子和分子，更談不到恒星與星系，有的只是極高溫的熱輻射和在其中隱現(xiàn)的高能粒子。于是，早期的宇宙成了粒子物理學(xué)研究的對(duì)象。粒子物理學(xué)的主要實(shí)驗(yàn)手段是加速器，但加速器能量的提高受到財(cái)力、物力和社會(huì)等因素的限制。粒子物改脊碧理學(xué)家也希望從宇宙早期演化的觀測(cè)中獲得一些信息和證據(jù)來檢驗(yàn)極高能量下的粒子理論。就這樣，物理學(xué)中研究最大對(duì)象和最小對(duì)象的兩個(gè)分支—宇宙學(xué)和粒子物理學(xué)，竟奇妙地銜接在一起，結(jié)成為密核舉不可分的姊妹學(xué)科，猶如一條怪蟒咬住自己的尾巴。
宏觀物理學(xué)這種豎清凳提法欠妥，正正物理學(xué)大致分類是按研究物質(zhì)的尺度劃分的，嚴(yán)余旅格意義上來說，天文學(xué)是一級(jí)學(xué)科，和物理學(xué)一樣，是一門獨(dú)立的學(xué)科
1、其實(shí)在物理學(xué)中，關(guān)于宏觀和微觀之間的區(qū)別也比較模糊，比如，對(duì)于地球上的人類來說，我們?nèi)庋劭梢钥吹降氖挛锸呛暧^的，可是對(duì)于生活在人體內(nèi)的無數(shù)微生物來說，人類認(rèn)知的微觀是它們的宏觀。
2、又比如站在銀河系的角度去觀察，地球就屬于微觀，因?yàn)樵阢y河系內(nèi)像地球這樣的行星特別多，甚至數(shù)量多到無法準(zhǔn)確計(jì)算，對(duì)于銀河系來說，地球?qū)儆谖⒂^。站在地球的角度去搭迅思考，地球歲枝茄上的各種生物包括人類屬于微觀。
3、如果非要給出一個(gè)分界線，普遍認(rèn)為粒子物理學(xué)中對(duì)于物乎察質(zhì)尺度的認(rèn)知就是宏觀和微觀的差別，也就是大于1納米的物質(zhì)屬于宏觀，小于1納米的物質(zhì)就屬于微觀領(lǐng)域。
宏觀，籠統(tǒng)的來說就是肉眼可以看得到的，而它的物理量也同滾鎮(zhèn)孫樣是肉眼可以看得到的，大鏈例如機(jī)械能、動(dòng)能、旅滲重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能等等。
