4 個每個人都應該知道的物理學概念

物理學與日常生活有關嗎？

看起來似乎答案是否定的，但事實是，了解物理學的基礎知識對任何人都很重要。了解基本的物理概念可以讓你變得聰明，也可以讓你更好地解決工作、生活中出現的問題。

物理學

什麼是物理學？ 物理學通過宇宙的空間和時間來研究物質和物質的運動。它是基礎科學之一，涵蓋了廣泛的學科。 今天，我們將與您分享 4 個最基本的物理概念，以幫助您理解這一主題。

一、經典力學（運動定律）

你可能已經聽過艾薩克·牛頓坐在蘋果樹下並制定基本運動定律的故事。 雖然故事部分是偽造的，但有一些道理。 1687 年，牛頓出版了《自然哲學的數學原理》（簡稱 Principia ），這是第一本闡述運動或經典力學基本定律的書。 在這本書中，牛頓提出並解釋了經典力學的三個基本定律：

靜止的物體將保持靜止，運動物體將以相同的速度保持運動，除非物體受到外力作用。力等於質量乘以加速度（F = ma）當一個物體對另一個物體施加力時，第二個物體對第一個物體施加相等且相反的力。

牛頓

這聽起來有點抽象，但是當你想到它時，這些力學定律在日常生活中是清晰的。 在平坦的表面上，球將保持靜止，除非有人踢它，或風吹它。 在山坡上，重力作用於它並使其滾落下來。就力而言，我們都明白被 30 公裡/小時移動的足球撞擊的速度與被相同速度的汽車撞擊的情況不同。 物體的質量會對力產生影響。 最後，我們都明白，如果我們打一堵牆，我們可能會打破我們的手。 我們可能會猛烈地撞牆，但是牆壁會施加相同而相反的力量作為回報，哎喲，疼死啦。

二、電磁學

什麼是光？ 如果不談論電磁學這是一個統治宇宙的 4 種基本力量之一，就不可能理解這個簡單的問題。 電磁學研究在整個宇宙中某些類型的物質中發現的電子所產生的力。 某些類型的物質，例如在磁鐵中發現的化合物，具有對一些物質粒子產生力作用的特性。這些化合物會對其他『帶電粒子』施加能量，這就是為什麼磁鐵會吸引回形針而不是手指。由電磁場攜帶的力由光子攜帶，光子有時像波一樣，有時又會表現的像粒子一樣。

電磁輻射光譜

這些可能會讓你感到困惑，但是你要需要了解的是電磁輻射構成了我們日常生活的重要部分，可見光，陽光、燈光本身是一種電磁輻射。其他類型的電磁輻射如x射線，紫外線、紅外線、無線電波等，和可見光其實都是一種東西，只是頻率不同罷了。

三、相對論

廣義相對論是物理學中的一個基本概念，通常使用移動車輛的類比來描述。 假設你在一輛行駛速度為 60 公裡/小時的汽車上，垂直向上扔一個球。 相對論有助於解釋這樣一個事實，即對球的發生有兩種不同的看法：

從你自己的角度來看，在車內，你向球施加了一個向上的力，球在重力作用下延一個直線直上直下回到你手中。從站在車外的人的角度來看，這個球實際上隨車前行走了一個拋物線軌跡。

這是一個簡單的例子，但可以擴展到更大的尺度：例如，地球目前正以每小時 10 萬公裡的速度圍繞太陽旋轉，但由於相對性，我們感覺並不像那樣。

20 世紀初愛因斯坦提出了狹義相對論時，廣義相對論得到了擴展。 在他的著作中，愛因斯坦推理了光的『絕對速度限制』，無論相對性如何都不能超過的速度。

讓我們做個思想實驗：

你在空間中間靜止，有一個光源在附近，靜止不動。這時測量光線經過你的速度，您測量的光速為每秒 30 萬公裡。然後你進一步做這個實驗。這次讓光源現在以 每小時 10 萬公裡的速度向遠離你的方向推離。這時再測量光速，你會發現光速仍然是 30 萬公裡每秒，而不是理所當然的 20 萬公裡每秒（30萬公裡每秒 - 10萬公裡每秒）。

為什麼會出現這種違反直覺的結果？ 只有一個聽起來很瘋狂的解釋：對於運動的物體時間會變慢！

時空結構

四、熱力學

熱力學研究熱量，能量和機械功的關係。 熱力學圍繞 4 個定律（不是 1 - 4，而是 0 - 3 ）。 熱力學定律源於對熱量作為運動的基本解釋。

熱力學第零定律——如果兩個熱力學系統中的每一個都與第三個熱力學系統處於熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處於熱平衡。熱力學第一定律——能量守恆定律在熱學形式的表現。熱力學第二定律——力學能可全部轉換成熱能，但是熱能卻不能以有限次的實驗操作全部轉換成功 (熱機不可得)。熱力學第三定律——絕對零度不可達到但可以無限趨近。

水分子的熱運動

在原子水平上，我們所認為的『溫度』實際上是指原子運動。 例如，在炎熱的一天，太陽光激發地球大氣中的原子迅速振動。 這種振動帶來能量，傳遞到我們的皮膚，讓我們感到溫暖。

此外，通過熱力學第二定律我們可以預測宇宙的最終結局——『熱寂』，即宇宙中所有其他形式的能量都轉化成了熱能，而且溫度處處相同——宇宙變成一潭死水,不過不用擔心，這還需要很多年才會發生。

熱寂後的宇宙