，其中
。我们日常生活中所听到的声音，其声压级在0 ~ 140dB左右。“物理”源于希腊字“Physics”，意为自然哲学。研究物质的结构和性质为物，研究物质的运动和变化规律为理。于是说，物理学是研究物质的基本结构、基本相互作用和基本运动规律的科学。物理学是自然科学的重要领域，是定量研究自然规律的实验科学。“终极设计者只会用美的方程来设计这个宇宙！”物理学家总是在大量观测和实验基础上，试图用最生动的语言和最简洁的公式来描绘事物变化的实质和内在联系。“美是探求理论物理中重要结果的一个指导性原则。”
自然界是美的，物理学也是美的。人们常常赞叹大自然中的绮丽风光为鬼爷神工，赞美文学艺术家们的诗琴书画是千古绝唱。同样也赞叹物理学中简单、和谐和美的赏心悦目，赞美科学家描述的物理世界之美。
对物理科学美的了理解和追求，在科学认识的发展中有积极的、深远的意义：它可以完善和提高主体的创造才能；可以以美启真，由求美而达真，以美示真，由求美而促真；可以以美传真，由接受美而接受真，促进科学理论的社会承认、发展和传播。
诺贝尔物理奖获得者斯蒂芬 温伯格在他的“终极理论之梦”一文中写到：“物理学在20世纪取得了令人惊讶的成功，它改变了我们对空间和时间、存在和认识的看法，也改变了我们描述自然界的基本语言。在本世纪行将结束之际，我们已拥有一个对宇宙的崭新看法，在这个新的宇宙观中，物质已失去它原来的中心地位，取而代之的是自然界的对称性。引起这场思想革命的原动力，是探索自然界的终极规律--即对我们的问题--为什么世界是这个样子--的最终回答”。在现代物理学中，对称性是一个很深刻的问题。在粒子物理、固体物理、原子物理等许多领域里，对称性都是一个重要的问题。
量纲是物理学中的一个重要问题。它可以定性得表示出物理量与基本量之间的关系；可以有效地应用它进行单位换算；可以用它来检查物理公式的正确与否；还可以通过它来推知某些物理规律。
一个物理理论通常由以下几个部分组成:
概念,通常是抽象的,不能直接感知的；
关于这些概念的数学表示（物理量）的假定
一个或一组方程，表示物理量之间的关系。
在这后两部分中，量纲扮演着重要角色。
古诗云：“星汉灿烂，日出其中，日月之行，日出其里。”从古至今，面对茫茫宇宙，人们对它由表及里、由浅入深、由片面到更多方面的认识，经历了漫长的历程。从意大利科学家伽利略用光学望远镜观测星空算起，大体经历了四个阶段。
第一步，伽利略的天文发现向人类展现了一个前所未有的广阔宇宙。虽然他自制的折射望远镜非常简陋，放大倍率也只有30来倍，但他先后发现月球表面地形是那样凹凸不平，太阳有自转，日面有黑子，木星至少有4颗卫星绕着转，水星和金星有盈亏现象，银河原来是由密密麻麻的恒星组成。随着光学望远镜口径的增大、仪器威力的增强，以及观测方法的增多和观测质量的提高，改变了人类对宇宙的认识。
第二步，天体光谱学的诞生和天体物理的飞速发展使人们得到了天体的本质信息。1859年德国科学家、物理学家基尔霍夫和化学家本生发现处于炽热状态物体的能量辐射和吸收之间的关系，进而正确解释了天体连续光谱背景上暗线的真相。从此，科学家不仅可以从光谱分析中得出一个天体的化学组成，还可以推出该天体的距离、大小、运动特征、元素丰度、大气成分以及密度、温度、压力、磁场等物理特征。
北京天文台60厘米反射式望远镜
第三步，射电天文学的建立在探测宇宙方面做出了杰出贡献。二十世纪六十年代天文学四大发现（星际有机分子、类星体、3K微波背景辐射和脉冲星）无不与它相关。不仅如此，利用高能物理、核物理、原子物理学的探测技术，科学家很快探测到天体的各种辐射，也促使紫外天文学、X射线天文学、γ射线天文学、红外天文学迅速发展起来。科学家们正越来越深刻认识天体的红外、紫外、X射线和γ射线图像和相应的宇宙图景。
第四步， 探测宇宙的最新阶段是 从人造卫星发射上天开始的。广阔无边的宇宙空间实验室中为科学家提供了地面实验室难以想象的物理条件，如超高密、超真空、超高压、超强磁场、超高速等等，从此天文学名副其实地成为实验科学。著名地哈勃太空望远镜1990年升空后，已使我们认识的宇宙扩大了五倍。
凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象： 到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间， 上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复， 永不停息。海水的这种有节奏的周期性的涨落运动就是潮汐，法国文学称之为“大海的呼吸”。 潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮，而不是一次,“昼涨称潮，夜涨称汐”。 科学地讲，潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性运动。 我们把海面周期性的涨落叫潮汐，海水周期性的水平流动称为潮流， 潮流与海流不同之处就在于潮流具有严格的周期性。对潮汐现象的解释，是非惯性系中应用牛顿力学的典型例子。
有下面这样一个事实：在任何时刻，围绕地球的海平面有两个突出的部分， 在理想的情况下它们分别出现在地表面离月球最近和最远的地方。 如果说潮汐是月球的引力造成的，在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的，但为什么在远离月球的地方海水也隆起？如果说潮汐是万有引力现象，似乎应该与质量成正比，与距离平方成反比。太阳的质量比月球大2.7×10[5]倍，而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大1.5×10[5]倍， 两者相除，似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍，为什么月球对潮汐起主要作用？这些通过分析计算来加以说明。
本文认为 ,地球(此处只指海水以外的固体部分，以下同)─海水系统间的内摩擦力是改变系统角动量、从而使地球自转速度变慢的原因。
海水的隆起与地-水系统的减速
潮汐（以下以太阴潮为例）主要是月球对地球表面各处海水以及地球实体的引力差引起的。下面利用地心参考系加以分析。已知底纬度处的引潮力和高纬度处的“压潮力”如图1所示。如果地球没有自转，则海水隆起高峰将在地-月的连线EM上。
由于地球的自转，海水受海底的摩擦力Fw将带动海水和地球一起转动。AC部分的海水所受的引潮力和摩擦力方向成锐角, 所以这一部分海水速度将变大。CB部分的引潮力与摩擦力方向成钝角,所以这一部分海水速度将变小。这就是说，AB和CB部分海水随地球自转的速度是不同的(这是在地心参考系内观察的结果。相对于地球表面观察，则AC和CB部分的海水都向C处流动而引起海水上岸的潮汐壮观)。由于这速度的不同，在相同时间内AC部分向C涌进的海水量将超过CB部分从C处流出的海水量。这就招致海水在C处隆起，而且由于拥进海水的惯性，隆起的最高峰将不再位于EM直线上，而移向C处海水流动的前方。同理，ADB半球的海水也将隆起而且隆起的最高峰也偏向D处的海水流动的前方，如图2所示（其中高峰移前的角度大大地夸大了）。在地面上观察，高潮不出现在月球天顶的时刻而是稍晚一些，就是这个原因。
http://eduinfo.hust.edu.cn/kjzz/gjcbs/06/reading/R_chaoxi/images/1.jpg
图1
http://eduinfo.hust.edu.cn/kjzz/gjcbs/06/reading/R_chaoxi/images/2.jpg
图2
由于隆起部分不在地月连线EM上，月亮对隆起部分海水的引力也不在此连线上。如图2所示，由于D处距月亮较近，所以, 因此月亮就使海水、也就是使转动着的整个地-水系统受到一合外力矩 ，方向和地球自转的方向相反。这就是地球对地-水系统的制动力矩，它将使地球的自转速度减小。
这种解释已涉及了地球和海水之间的摩擦力的作用。如果没有这种摩擦力，即地球只是海水的光滑载体，隆起部分将沿着EM连线，将没有制动力矩产生，地球的自转速也就不会改变了。
绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。
在一定的初始条件和一定的外力矩在作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。
人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动、地球在太阳（月球）引力矩作用下的旋进（岁差）等。下面将首先利用角动量定理分析陀螺旋进的成因，再对几种陀螺仪的原理进行简要的介绍。
物理学家伽利略观察比萨大教堂吊灯的摆动，发现了单摆定律：摆动的周期与摆幅无关。
惠更斯利用摆的“等时性”发现了钟表，直至电子表出现前，摆始终是计时装置的心脏，均匀韵律的象征。在高中，大学的物理教材中没有不讲单摆定律的，在物理实验中，没有不做单摆实验的。这是经典物理中的典型内容。
混沌理论-物理学的前沿课题。它是如何和经典内容“单摆”联系起来的呢？
如果我们注意到：单摆的等时性不是严格的定律，仅是小振幅下的近似。除了关心在小振幅下如何近似的，还去想一想在这些近似条件不成立时，情况又会如何？那么一个丰富多彩的物理世界就会展现在我们面前。
我们生活的空间，充满着各类声音，有些声音弱如虫鸣；有些则强如炮轰；有些声音尖如汽笛；有些又沉如闷雷；有些声音悦耳动听；有些却吵闹难忍。声音的性质是如何确定的呢？原来声音的大或小，与"声压"有关；声音的尖或沉，与"音频"高低有关；声音是悦耳还是吵杂，与"音调"是否和谐有关。
音频就是声音的频率。一般地说，振动频率在20Hz到20000Hz之间的波动人类是可以听到的，因此称为声波，20Hz以下和20000Hz以上分别属于次声和超声的范围，人耳是不能听到的。在声波范围内，随着频率的增加音调由低变高，但是在不同频段，人耳的感受力并不一致。一般情况下，音频在1000Hz以下，随着频率的降低，听觉会逐渐迟钝。因此，人耳对低频噪声较容易忍受，而对高频噪声则感觉较敏锐，耐受力差。若长期生活在偏高频率的巨响环境中，会引起耳朵部分或严重失聪。
声音在空气中能够传播出去，是由于振动物体通过振动造成周围空气的局部压强变化，这个压强变化使周围空气产生局部的密度变化，局部密度变化又造成较远部分空气压强的变化，如此下去，就把这个压强变化向更远的部分传递出去，这样就造成了声音的传播。在声音传播过程中，空气压强相对于大气压强的压强变化，称为声压，其单位为帕(Pa)。人类的听觉领域相当广阔，平均大约是从2×10-5 ~ 20Pa左右。也就是说，我们能听到一个最强声源的音量，有可能是一个最弱声源的20万倍。一般是用声压级来表达声量的大小，其单位为分贝(dB)，即 ，其中。我们日常生活中所听到的声音，其声压级在0 ~ 140dB左右。
众所周知，世界是由物质组成的，物质科学的研究成就向我们展示了一个大到总星系、星系团、银河系、太阳系、地球、月球，小到分子、原子、原子核、粒子的结构层次。从空间尺度上讲，已知的物质世界在以米为单位的尺度上，至少跨越了42个数量级（）。以时间表征物质运动的持续性，物质时间尺度的数量级从粒子寿命的到宇宙年龄的，跨越了43个阶梯（如图2所示）。在以千克（kg）标准单位对物质惯性和万有引力强度性质进行描述时,物质的静质量尺度的数量级梯度是如图3所示的87个数量级。
http://eduinfo.hust.edu.cn/kjzz/gjcbs/06/reading/R_wutai/Images/MS_01.gif
现代科学已经证实,在这千姿百态、变化多端的物质世界中, 一切物质都是由大量微观粒子组成的。它们在特定温度和压力下相互集聚, 构成一定的稳定结构, 这就是物质的一种状态,简称物态。一般说来, 任何一种物质在不同温度、压力以及外场(如引力场、电场、磁场等)影响下将呈现不同的物态。有时一种物质在某种温度、压力下可能有几种不同状态同时存在。在一定条件下, 物质的各种聚集态可以相互转化。物质中具有相同化学成分和晶体结构的部分被称为相。相与相之间的转变叫相变。
能源是人类进行生产和赖以生存的物质基础，它和材料、信息一起被认为是现代社会发展的三个要素。能源的消费水平是衡量一个国家经济状况、科学技术进步和人民生活水平的重要标志。解决能源问题对于发展国民能经济、提高人民生活水平、稳定社会秩序等方面，都有重要的意义。
随着现代社会的发展，世界总人口的增长，对能源的需求量越来越大，世界各国十分重视合理地开发和利用能源。
能源是现代文明的支柱，给人类带来了光明和幸福，但同时也给人类带来了环境污染，带来了灾祸。目前的环境问题，很大部分是由于能源发展，特别是能源矿产的利用引起的。利用多种能源资源和发展高效、清洁的能源技术是现代世界各国能源发展的目标。
熵是物理学中的一个传统概念，人们在研究如何提高热机效率的过程中，通过对自然界状态转化的方向问题的不断深入研究，逐步发现和建立了熵的概念。
在100多年后的今天，熵的踪迹已经遍于自然科学、社会科学的各个领域，成为众多学科研究的一个新的焦点。
本篇将对熵概念的由来与发展，对熵概念与信息理论的紧密联系作一个简单介绍
光学是一门古老的科学，其起源可以追溯到3000年以前，我国的春秋战国时代的《墨经》中已记载了投影小孔成像等光学现象。古希腊学者欧几里德的《反射光学》一书，研究了光的直线传播原理和光的反射定律。事实上，人们对光现象的认识最初就是从光的传输方向等几何量的变化开始的。几百年来，经过伽利略、牛顿、惠更斯、菲涅耳、夫琅和费、麦克斯韦、爱因斯坦等伟大先驱们持续的努力，光学已发展成为物理学中一门极为重要的基础学科，它运用严格的数学理论和方法，发展和形成了一套完整的理论体系及一套与理论相配合的实验方法。
光学是研究光波传播规律的科学。研究光是怎样从几百万年以远的银河外星系传播到地球上；研究光在显微镜中通过聚光镜照亮标本，再通过物镜成像，经过目镜放大，最后通过眼睛的晶状体投影到视网膜上的全过程；研究遥远的村庄、湖泊通过沙漠上空的灼热大气的折射，形成海市蜃楼的奇观…
光学又是研究光波与物质相互作用的科学。研究在太阳照射下植物的光合作用；研究照射到照相底片上的光波引起感光乳胶的变化；研究光波照射半导体的PN结产生的光电流；研究光辐射如何影响癌细胞的繁衍…
光学从诞生之日起，就是一门"仪器化"的科学。在它数百年发展的历程中，逐渐形成了一系列很有特色的实验装置和测试设备-光学仪器。从放大镜、眼镜到有几百万个光学镜片和复杂的电气、机械系统的大型天象仪、大型天文望远镜；从照相机、放大机、复印机到经纬仪、潜望镜、测距仪，光学仪器普遍用于人们生活、工作的各个领域。对光学仪器的研究构成了光学学科的一个分支。
经典光学主要分为两部分：几何光学和波动光学。经过几百年漫长的道路，这两部分都已发展接近成熟。利用几何光学和波动光学非常成功地解释了大部分的光学现象和光学效应。但在二十世纪中叶，光学作为物理学的一个分支，发生了深刻的变化。
1. 1948年，全息术的诞生，物理学家第一次精确地拍摄下一张立体的物体像，它几乎记录了光波所携带的全部信息(这正是“全息”名称的来历)！
2. 1955年，科学家第一次提出“光学传递函数”的新概念，并用它来评价光学镜头的质量。
3. 1960年，一种全新的光源-激光器诞生了，它的出现极大地推动了相关学科的发展。
由于激光器的应用，全息术获得了新的生命。全息术和光学传递函数的概念结合，使光学研究不再限于用光强、振幅的空间分布来描述光学图像，而把图像看作是由缓慢变化的背景、粗的轮廓等比较低的"空间频率"成分和急剧变化的细节等比较高的"空间频率"成分构成的，用频率的分布和变化来描述光学图像。一门新的学科-信息光学(付里叶光学)从传统的经典波动光学中脱颖而出。
早在1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔(F. Reinitzer)在加热胆甾醇的苯甲酯和醋酸酯的结晶时,发现它不是直接由晶体变为液体，而是加热到145.5℃ 时先熔化成混浊粘稠状液体，直至温度升到178.5℃ 时才突然全部变成清亮的液体。在145.5℃到 178.5℃之间，物质处于既非固体，也非液体的特殊中间态。1889年，德国物理学家莱曼(O. Lehmann)使用自己设计的附有加热装置的偏光显微镜对这些酯类化合物进行了观察。他发现这些混浊液体具有各向异性晶体所特有的双折射性。于是，他把这种化合物命名为 File Bende Krystalle, 德语即“液晶”之意。
现在，对液晶的研究现已发展成为一个引人注目的学科。随着人们对物质结构和性质研究的深入，已经认识到，液晶是一种介于固体与液体之间、具有规则性分子排列的有机化合物。它除了兼有液体和晶体的某些性质如流动性、各向异性等外，还有其独特的物理性质。
事实证明，液晶是一门综合性的边缘学科，它涉及物理、化学、生物等多门基础学科。液晶技术已被广泛应于许多高科技领域，如层状液晶与溶致型液晶的研究与生物系统如细胞膜的机能研究有关；液晶显示(LCD)技术已大量用于电子钟表、袖珍计算器、商场广告、体育场馆计时、数字仪表等，液晶显示器使得液晶受到了大众的注意。液晶越来越受人们的青睐。
生命科学是指生物学及其相关的广泛领域，它是自然科学的一个部门，研究包括从最简单的生命体(如病毒)到最复杂的生命体(如人类)的各种动物、植物和微生物的生命现象，生命物质的结构和功能，它们各自发生和发展的规律，以及生物间、生物与环境间的相互关系等。其最终目的在于阐明生命的本质，有效地控制，能动地改造和利用生命活动。生命科学与物理学、化学、数学的交叉渗透，计算机和大量新技术的广泛应用，已使当代生命科学的面貌发生了极大的变化。科学家宣称，21世纪将是生命科学的世纪。这是因为：
1) 生命科学与工程技术结合，生物技术将成为21世纪的高新技术与支柱产业。例如,药品、疫苗、基因农业、生物工程、环境保护...
2) 生命科学与材料科学交叉，生物材料得到广泛应用。 如
天然生物材料：生物钢（蛛丝纤维）、生物胶粘剂、防污涂料…
生物医用材料：人工血管、磁性纳米表面敷料，…
仿生智能材料：变色玻璃、形状记忆合金，…
组织工程材料：人工器官,…
3) 现代仿生学通过探索和模拟生物系统机体奥秘推动科学技术的发展。
信息仿生：电子蛙眼、电子鸽眼、电子鼻、水母耳…
控制仿生：回声定位、新型导航、人-机合作…
拟态仿生：迷彩伪装、隐身技术…
建筑仿生：薄壳建筑、舱体建筑、仿生态建筑…
化学仿生：合成药物、合成橡胶、人工酶、人工膜…
整体仿生：机器人…
4) 生物传感器成为科技发展的新热点。
5) 生物能源的开发利用提上日程。
绿色石油：巨藻，油楠，桉树，宽叶香蒲…沼气，酒精 ...
6) 海洋生物工程的研究向深层次发展。
7) 生命科学在维持地球生态平衡，实现社会可持续发展中起关键作用。
20世纪50年代DNA双螺旋结构的发现，以及随后遗传信息传递的中心法则的确定，重组DNA技术的建立，分子生物学和遗传学的概念和技术已渗透到生命科学的各个分支学科中。当代生命科学的特点是：由于学科交叉的结果，生命科学的发展极为迅速，传统的学科界限正在消失，而新的分支学科或生长点又在不断产生。例如，由于人类基因组和其他生物基因组研究而产生的基因化学，由利用分子生物学手段研究生物系统和进化而产生的分子系统学等。同时，生命科学又与人类的日常生活密切相关，它直接关系到人类自身及其生存环境的维护，如人口控制、疾病的预防和治疗、农产品的生产、生物多样性和环境的保护等。由于生命科学是当代医学和农学的重要基础，在很多研究领域，基础研究和应用研究之间的距离正在缩短。
从生物科学与物理科学的发展历史来看，生物学为物理学启示了能量守恒定律，物理学向生物学提供了各种研究手段。
http://eduinfo.hust.edu.cn/kjzz/gjcbs/06/reading/R_shengwu/Images/SW_0.gif
纳米科学技术(简称Nano ST)是1990年才正式诞生的一门具有广阔前景的新技术，是在0.1～100nm尺度空间内研究电子、原子、分子特性和技术应用的高科技学科。它的最终目标是人类按自己的意志直接操纵单个原子或分子，制造具有特定功能的产品。
纳米科学技术起源于1981年美国IBM公司、瑞士苏黎世研究实验室的宾尼格(G．Binnig)和罗赫尔(H．Rohrer)发明的扫描隧道显微镜(简称STM)，在技术上实现了对单个原子的控制与操作。为此，他们与显微镜发明人鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。
纳米（nano meter，nm）： 是一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，千分之一微米。大约是三、四个原子的宽度。
纳米科学（nano-science）： 研究纳米尺度范围内的物质所具有的特异现象和特异功能的科学。
纳米科学技术（nano-tecnology ）：是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。 它以现代科学技术为基础，是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、 微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。 在纳米尺寸进行材料合成与控制能够以前所未有的方式得到新的材料性能和器件特性， 纳米科学技术将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材科学、纳米机械学等。 纳米科学技术将使人们迈入一个奇妙的世界。
核磁共振现象是由美国科学家柏塞尔(E.M.Purcell)和瑞士科学家布洛赫(E.Bloch)于1945年12月和1946年1月分别独立发现的。他们共享了1952年诺贝尔物理学奖。
核磁共振(nuclear magnetic resonance)是原子核的磁矩在恒定磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时所发生的共振吸收现象，是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的技术。50多年来，由核磁共振转化为探索物质微观结构和性质的高新技术已取得了惊人的进展。目前，核磁共振已在物理学、化学、材料科学、生命科学等领域得到广泛应用。
下面引用由呆鸟在 2004/04/23 05:39pm 发表的内容：
以前学物理好象是在学数学应用，看了时间简史之后，看物理好象是看哲学
我总是把自己埋在物理的概念和公式里难以自拔，走不到哲学的境界。
现在也渐渐感觉到，有时候概括比繁复更有用，更能把握事物的本质一点。
必要的计算是需要的，但是，只要具备必要的条件就可以了。许多条件是在特定的环境下可以被忽略的。想的越多越不知道怎么办，越会迷失我们最初想要弄明白的东西。
| 欢迎光临 ASPCN防雷技术论坛 (http://asp.cn/) | Powered by Discuz! X3.2 |