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物理學(英語:Physics)是一種自然科學,主要研究的是物質,在時空中物質的運動,和所有相關概念,包括能量和作用力。更廣義地說,物理學是對於大自然的研究分析,目的是為了要明白宇宙的行為。物理學是最古老的學術之一。在過去兩千年,物理學與哲學,化學等等經常被混淆在一起,相提並論。直到十六世紀科學革命之後,才單獨成為一門現代科學。現在,物理學已成為自然科學中最基礎的學科之一。物理理論通常是以數學的形式表達出來。經過大量嚴格的實驗驗證的物理學規律被稱為物理定律。然而如同其他很多自然科學理論一樣,這些定律不能被證明,其正確性只能靠着反覆的實驗來檢驗。物理學的影響深遠,這是因為物理學的突破時常會造成新科技的出現,物理學的新點子很容易會引起其它學術領域產生共鳴。例如,在電磁學的進展,直接地導致像電視,電腦,家用電器等等新產品,大幅度地提升了整個社會的生活水平;核裂變的成功,使得核能發電不再是夢想。
物理學的論題涵蓋了廣泛的自然現象,從微乎其微的基本粒子(像夸克,微中子,電子)到龐大無比的超星系團。在物理學裏,很多千變萬化、無奇不有的現象,都可以用更簡單的的現象來做合理的描述與解釋。物理學致力於追根究底,發掘可觀測現象的根本原因,並且試圖尋覓這些原因的任何連結關係。物理學是一門基礎科學(fundamental science),研究主宰這些自然現象的基本定律是個很重要的目標。許多其它學術領域,像化學、生物學,地質學,工程學等等,所涉及的物質系統都遵守物理定律。
舉例而言,古希臘人知道像琥珀一類的物質,當與毛皮磨擦時,會出現吸引力,使得這兩種磨擦物互相吸引。這性質後來稱為電性。在十七世紀,學者開始慎密地研查這性質。古中國人觀測到某些石頭(磁石),會通過某種看不見的作用力互相吸引。這性質後來稱為磁性。也是在十七世紀,學者開始嚴格地窮究。經過燃膏繼晷、廢寢忘食的努力,物理學者終於明白了這兩種自然現象的基本原因——電和磁。但是,在二十世紀,經過更高深的研究,物理學者發現這兩種作用力是電磁力的兩個不同方面。今天,這統一各種各樣作用力的程序仍舊方興未艾,物理學者認為電磁力和弱核力是電弱作用(electroweak interaction)的兩個不同方面。物理學者的終極目標是找到一個完美的萬有理論,能夠解釋大自然的一切本質。
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Various examples of physical phenomena
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The basic domains of physics
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The distinction between Mathematics and Physics is clear-cut, but not always obvious, especially in Mathematical Physics.
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Archimedes' screw, a simple machinefor lifting.
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Physics involves modeling the natural world with theory, usually quantitative. Here, the path of a particle is modeled with the mathematics of calculus to explain its behavior: the purview of the branch of physics known as mechanics.